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機(jī)械能是高中物理知識的重要考點,深入了解并掌握機(jī)械能相關(guān)知識點,能有效提升我們的物理成績。
1.機(jī)械能=動能+重力勢能。有其他力對物體做正功,機(jī)械能增加;有其他力對物體做負(fù)功,機(jī)械能減少。這里的其他力指除重力以外的力。
2.合外力做的功可以用前后動能的改變量表示,即。若動能改變量為0,則合外力不做功。
3.與機(jī)械能相關(guān)的題目常涉及圓周運動,求解時需知向心力表達(dá)式F向=ma向,以及向心加速度常用公式等,做圓周運動的物體在最高點受到的向心力大于或等于其重力,否則物體無法運動到最高點。
例題如圖1所示,光滑水平面右端B處連接一個豎直的半徑為R的光滑半圓形軌道,在距B點為x的A點,用水平恒力將質(zhì)量為m的質(zhì)點,從靜止開始推到B處后撤去恒力,質(zhì)點沿半圓形軌道運動到C處后又正好落回到A點,試求:
(1)x取何值時,完成上述運動所做的功最少?最少功為多少?
(2)x取何值時,完成上述運動所用力有最小值?最小力為多少?
分析:(1)力F從A點到B點所做正功為Fx,質(zhì)點從B點運動到C點重力做功W=mg·2R,即質(zhì)點從B點運動到C點滿足質(zhì)點做圓周運動,故在最高點C所需向心力由此求出的范圍。根據(jù)最終可求出最少功,依據(jù)類平拋運動求出此時所對應(yīng)x的值。
解:(1)因為所以因為所 以Fx-即,整理得所以最少功為此時根據(jù)類平拋運動規(guī)律得因為所以gR=4R2,解得x=2R。
綜上所述,當(dāng)x=2R時,完成上述運動所做的功最少,最少功為
綜上所述,當(dāng)x=4R時,完成上述運動所用力有最小值,最小力為mg。