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伽利略在研究运动和力的关系时,曾经考虑了一个无摩擦的理想实验:如图所示,在A点处...

伽利略在研究运动和力的关系时,曾经考虑了一个无摩擦的理想实验:如图所示,在A点处悬挂一个摆球,将摆球拉至B点处放手,摆球将摆到与B等高的C处;假若在A点正下方的E处钉一钉子,摆球的运动路径会发生改变,但仍能升到与开始等高的D处.如果图中的摆线长为l,初始时刻摆线与竖直线之间的夹角为60°,重力加速度为g.求:

(1)摆球摆到最低点O时速度的大小;

(2)将E处的钉子下移,当钉子与A的距离至少多大时,摆球摆下后能在竖直面内做完整的圆周运动.

 

(1);(2). 【解析】(1)摆球运动过程无摩擦,故只有重力做功,那么机械能守恒;设小球的质量为m,则有:mgl(1-cosθ)=mv2; 解得: (2)设小球恰能通过最高点时,其轨道半径为R,在最高点处由牛顿第二定律得: ; 从最低点到最高点由动能定理得:−mg2R=mv12−mv2=mgR−mgl; 解得: ; 所以有:  
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如图所示,质量为mB=1.5kg的小平板车B静止在光滑水平面上,车的左端静止着质量为mA=450g的物块A(可视为质点),物块A与平板车上板面的动摩擦因数μ=0.1,一个质量为m0=50g的子弹以10m/s的水平速度瞬间射入A并留在其中.若使物块A不从平板车上滑出,试求:(g取10m/s2

①平板车的最小长度是多少?

②物块A在平板车上相对于平板车滑行的时间是多少?

 

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“功”是人们在认识能量的过程中产生的一个物理概念.历史上对功的认识比对能量的认识晚,其认识是一个漫长的历史过程.直到现在,人们还不断地对功进行认识和探究.同学们从初中开始接触到功的定义,现在又经历了高中的学习,进一步认识到能量的转化过程必然伴随着做功过程,请结合自己的理解,谈谈你对重力做功的认识,请举例说明.

 

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如图所示是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案,与站台连接的轨道有一个小坡度,电车进站时要上坡,出站时要下坡.如果电车到达a点时速度是25.2km/h,此后便切断电动机的电源.已知电车的质量为20t,重力加速度取10m/s2

(1)若不考虑电车所受的摩擦力,电车能冲上多高的站台;

(2)若站台bc的坡高为2m,电车恰好冲上此站台,求此过程中,电车克服摩擦力做了多少功;

(3)请你说说站台做成这样一个小坡有什么好处?

 

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利用自由落体运动来验证机械能守恒定律的实验:

若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g=9.8m/s2,重物质量为mkg,实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中0为第一个点,ABC为另外3个连续点,根据图中数据可知,重物由0点运动到B点,重力势能减少量△EP=     J;动能增加量△Ek=     J,产生误差的主要原因是     .(图中长度单位:cm

 

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某同学做探究功与速度变化的关系的实验,如图所示,小车在一条橡皮筋的作用下弹出沿木板滑行,这时橡皮筋对小车做的功为W.当用2条、3实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致,每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出。

(1)除了图中已有的器材外,还需要导线、开关、交流电源和       (填测量工具)

(2)实验中小车会受到摩擦阻力,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力,需要在       (”)侧垫高木板。

 

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