有一类初中物理常考题型,八年级期末必考,中考也常常出现,很多初中生由于从来不认真思考归纳,直到高中才能真正搞明白其蕴含的物理知识与方法!
此类题就是“蹦极”与“类蹦极”问题!
其本质是弹簧模型中的动能、重力势能、弹性势能相互转化的问题。
由于其中所涉及的受力情况一直在变化、速度和高度也一直在变化、弹簧的形变量也一直在变化,导致其相关的能量发生相应变化!也正是因为变量太多,绝大多数初中生在初次接触到此类题时往往无从下手,仿佛除了胡蒙瞎猜就不再会分析了。
我们先来看下面这种“反向蹦极”题:要顺利解决本题,首先要掌握以下几个基本知识:1.动能大小由质量和速度大小决定!质量越大、速度越大,则动能越大!
2.重力势能大小由质量和高度决定!质量越大,高度越高,则重力势能越大!
3.弹性势能大小由形变量(伸长量和压缩量)决定!形变量越大,则弹性势能越大!
我们接着来仔细阅读本题,题中说的很清楚:人从A点由静止释放(在A点速度为零),上升到B点时速度最大,最高位置为C点(即在C点速度为零)!因此,人从A到C过程中,速度先增大再减小,因此动能也是先增大再减小,人在B点速度最大,所以人在B点的动能最大,因此D选项错误,A选项正确。而由于人在上升过程中高度一直在增加,因此重力势能一直在变大!因此C选项错!
当人在A点时,由于此时弹性绳伸的最长,也就是说形变量最大,因此弹性绳的弹性势能在A点最大!所以B选项正确。
那么,为什么人在A点时速度最大呢?
要解决此问题,如果从初中的角度来分析,由于没有学过高中的加速度和牛顿第二定律知识,就只能通过受力情况来分析了。
当人在A点时,弹性绳的形变量最大,导致弹力大于重力,因此合力向上,改变人的静止状态,人在此合力作用下向上做加速运动,此过程中,弹性绳的形变量逐渐变小,导致弹力逐渐变小,当弹力变小到等于重力时,合力为零,速度最大!此后由于惯性,人继续往上运动,形变量继续减小,导致弹力小于重力,因此合力向下,而人的速度还在向上,因此此合力对人来说属于阻力!人在BC过程中做减速运动!从而导致上面这些能量的变化!
我们接着来看第二道水平弹簧问题:由于此题中的弹簧在水平杆上滑动,所以不涉及到重力势能的变化。只存在弹性势能与动能之间的转化。
由于b点是弹簧的原长位置,即形变量为零的位置,所以此时弹簧的弹性势能为零!
由于a是压缩弹簧后小球静止释放的位置,因此小球在a点速度为零;c是小球到达最右端的位置,因此小球在c点速度也为零。因此小球从a到c的过程中,必然是速度先变大在变小!因此其动能也是先变大再变小!该过程中,由于小球没有在竖直方向上发生运动,即小球在重力方向上没有移动距离,因此小球的重力不做功!
当小球由c点向左返回运动过程中,小球受到向左的弹簧拉力和向右的滑动摩擦力!由于滑动摩擦力取决于压力和接触面粗糙程度这两个因素,而这两个因素并没有发生改变,因此其所受滑动摩擦力并没有改变(正如蹦极过程中重力不变)!但是弹簧在收缩,伸长量变小然后压缩量逐渐变大!因此弹力的大小一直在变化,且方向会变化!由于最初的伸长量比较大,导致小球所受到的向左的弹力大于其所受到的向右的摩擦力!因此小球加速运动,当弹力等于摩擦力时,速度达到最大,此时动能也达到最大!很显然,在此位置时,弹簧并没有恢复原长,即小球在b点右侧某个位置动能最大!当小球到达b点时,弹力为零,只受向右的摩擦力!当小球继续向左运动,弹簧开始压缩,弹力方向变成向右,与摩擦力同向,成为小球运动的阻力!所以此过程中小球一直减速!动能也一直减小!
由此得解!
关于蹦极以及相关的蹦床问题,分析如下:类似的相关题还有如下所示,大家可以试着用上面的方法进行分析解答!
综上所述,凡是在平时所犯的错误,一定不要轻易放过,要多次研究,深入探究,直到彻底明白与之相关的同一类型题!如此才能算是真正搞明白了这种题,从而避免以后再犯同类错!
研究自己的错题,可以查缺补漏,快速提高能力;
研究历届中考学霸们的错题,可以取长补短、博采众长,快速提高成绩!
比如下方这八位历届中考学霸所做的物理错题集,手写高清图,囊括了几乎全部初中物理易错题常错题、重难点、知识与方法总结,非常实用,可以帮助每一位初中生快速开窍、迅速提高物理成绩!
Copyright © 2024 妖气游戏网 www.17u1u.com All Rights Reserved