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1、4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 1 第一宇宙速度：由地面處發(fā)射使物體環(huán) 繞地球運(yùn)動(dòng)，所需的最小速度。 例 1 設(shè)于地球表面處 發(fā)射速度為 的物體，到達(dá)距地面高度為 h處， 以速度 繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng) 0v v h m Em R hR mmGmv R mmGmv EE 22 0 2 1 2 1 解： 物體只受萬有引力作用，選物體和地球系統(tǒng) 從發(fā)射到在軌道上繞地運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒 初態(tài) 末態(tài) 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 2 又由第二定律，得 2 2 hR mGm hR v m E 解得 hR Gm R Gm v EE 2 0 當(dāng) (或 ） hR 0h 13 0 109.7

2、sm R Gm v E 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 3 (1) 衛(wèi)星的動(dòng)能和機(jī)械能。 (2) 如要使衛(wèi)星脫離地球引力范圍，這顆衛(wèi) 星在地面最小的發(fā)射速度。 例 2 一質(zhì)量為 m的人造地球衛(wèi)星，沿半徑 為 r的圓軌道繞地球運(yùn)行。求 (1) 解 rmrmmG E 2 2 v設(shè)地球質(zhì)量為 m E , 則有 衛(wèi)星的動(dòng)能為 rGmm E2 221 vmE k 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 4 (無窮遠(yuǎn)處為萬有引力勢(shì)能零點(diǎn) ) 衛(wèi)星的勢(shì)能為 rGmmE Ep 衛(wèi)星的機(jī)械能為 r G m m r G m mE EE 2 r G m m E 2 (2) 以衛(wèi)星和地球?yàn)橄到y(tǒng)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒

3、 R mGmE E p 1衛(wèi)星在地面發(fā)射時(shí)的勢(shì)能為 在地面附近發(fā)射的最小速度為 v0 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 5 脫離地球引力時(shí)，相當(dāng)于衛(wèi)星距地球無窮遠(yuǎn)處， 此時(shí)引力勢(shì)能為零，取此時(shí)衛(wèi)星速度為 v 則有 0)(21 20 RGmmm Ev 由此解出 R Gm E2 0 v 2R mGg E Rg20 v 16 sm2.118.91037.62 22 0 2 1 2 1 mv R G m mmv E )( 當(dāng) v=0時(shí)， v0具有最小值 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 6 逃逸速度：物體脫離引力所需要的最小速率 R Gm E2 0 v 若 c0 黑洞 由于引力特大，以至于

4、其發(fā)出的光 子及掠過其旁的任何物質(zhì)都被吸收回去， 所以看不到它發(fā)出的光，顧名思義稱其 為黑洞。 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 7 當(dāng) m一定時(shí) 20 2 c GMR 收縮到 視界半徑 設(shè)想 1)把地球變成黑洞 mm86.8 遺憾 ？ 162 2411 20 103 1098.51067.622 c GMR 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 8 2)把太陽(yáng)變成黑洞 162 3011 20 103 1099.11067.622 c GMR m31095.2 3)引力理論： 轉(zhuǎn)化為黑洞的只能是質(zhì) 量滿足一定條件的恒星 mm 7.2 太陽(yáng)的 質(zhì)量 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版

5、 9 例 3 質(zhì)量為 M的直角三角形木塊，傾角為 ， 有一質(zhì)量為 m 的物體從木塊頂端離地面高 度 h 處，由靜止沿斜面下滑。若不計(jì)所有摩 擦力，求 m 滑到底端時(shí)木塊的速度大小 m h Mv M rv 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 10 解： 分析 M和 m的受力情況， 系統(tǒng)機(jī)械能守恒 選系統(tǒng)：由 M， m和地球組成， 過程： m靜止在最高處到 m滑到底端 初始狀態(tài)： m靜止在最高處 機(jī)械能 mgh 末狀態(tài) ： m滑到底端， 機(jī)械能 22 2 1 2 1 mM mvMv N Mv M gM MN N rv g m 以地面為參考系， 地 面為勢(shì)能零點(diǎn) 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué)

6、第五版 11 )( 1 2 1 2 1 22 mM mvMvm g h m和 M系統(tǒng)動(dòng)量守恒？ 動(dòng)量在水平方向上守恒？ （為什么） )( 20 Mxm Mvvm m相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)速 度是由 m相對(duì) M的沿斜面 速度 和 m相對(duì)地面速度 疊加而成。 rv Mv mv Mv rv o y x 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 12 所以 Mrm vvv )3(c o s rMxm vvv )4(c o s2222 MrrMm vvvvv 2s i n 2 c o s mMmM gh mv M 四式聯(lián)立可解得 mv Mv rv o y x 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 13 討論：

7、(1)本題也可以用牛頓第二定律 求解，但要復(fù)雜得多 (2)本題求解中最容易犯的兩種錯(cuò)誤 一是：動(dòng)量守恒定律的分析 二是：在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下速度的計(jì)算 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 14 小結(jié)： 在求解力學(xué)問題時(shí) 首先分析運(yùn)動(dòng)中有否有守恒量，因守恒 定律適用范圍廣且計(jì)算方便 （ 1） 其次運(yùn)用牛頓第二定律的一次積分形 式 動(dòng)量原理和功能關(guān)系 （ 2） 最后運(yùn)用牛頓第二定律逐步求解 （ 3） 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 15 小結(jié)： 應(yīng)用守恒定律解題時(shí)的思路 與用牛頓定律解題不同 （ 1） 無需具體分析系統(tǒng)中間過程的受力細(xì)節(jié)。 （ 2） 守恒定律形式中只涉及到系統(tǒng)的始末 狀

8、態(tài)物理量。 （ 3） 解題步驟大致是：選系統(tǒng)，明過程， 審條件，列守恒，解方程。 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 16 例 4 一彈簧 ,原長(zhǎng)為 l0,勁度系數(shù)為 k,上端固 定 ,下端掛一質(zhì)量為 m的物體 ,先用手托住 ,使 彈簧不伸長(zhǎng) .(1)如將物體托住慢慢放下 ,達(dá)靜 止 (平衡位置 )時(shí) ,彈簧的最大伸長(zhǎng)和彈性力是 是多少 ？ (2)如將物體突然放 手 ,物體到達(dá)最低位置時(shí) ,彈 簧的伸長(zhǎng)和彈性力各是多少 ？ 物體經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度 是多少 ？ l0 x0 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 17 分析 :平衡位置是物體受合外力為零的位置。 物體懸掛于彈簧下端 ,受重力

9、和彈性力作用 . 取物體 ,彈簧和地球?yàn)橄到y(tǒng)時(shí) , ,所 以 ,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 .彈性勢(shì)能零點(diǎn)通常選 在彈簧的原長(zhǎng)處 . 0 ine AA 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 18 解 :(1) 設(shè)物體處在平衡位置時(shí) ,彈簧的靜伸長(zhǎng) 量為 x0.取坐標(biāo) Ox向下為正 ,以平衡位置為坐標(biāo) 原點(diǎn) . 00 mgkx k mgx 0 mgkxF 0 得 此時(shí) ,彈簧作用于物體的彈性力大小為 由受力平衡 l0 x0 x O 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 19 (2)突然放手后 ,設(shè)物體最 低可到達(dá) x， 此時(shí)物體速度 為 v.以“放手”位置和 x處 為系統(tǒng)的始末態(tài) ,此過程系 統(tǒng)的機(jī)械

10、能守恒 .選平衡位 置為重力勢(shì)能零點(diǎn) ,彈簧原 長(zhǎng)處為彈性勢(shì)能零點(diǎn) . 22 2 1 2 1 mvkxm gx 下面需要求出 v為何值時(shí)， x具有極值 l0 x0 x O 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 20 需要求出 v為何值時(shí)， x具有極值 具有極值時(shí)，一般寫出 xdvdxvfx 0 )( 星式兩邊微分 vmvxkxxmg ddd kxmg mv v x d d 得 v=0時(shí)， x具有極值， k mgx 2代入星式，得彈簧的伸長(zhǎng)量為 22 2121 mvkxm g x 0dd vx令 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 21 0gxk m gv 22 00 2 1 2 1 mv

11、kxm gx 設(shè)物體在平衡位置時(shí)的速 度為 v, 仍由機(jī)械能守恒定律 得 彈性力大小為 mgkxF 2 l0 x0 x O 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 22 例 5 蕩秋千的原理分析，證明 。 人應(yīng)在秋千運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)迅速站起，然后慢 慢下蹲，當(dāng)秋千蕩到最高點(diǎn)時(shí)，再猛然站起， 過了最高點(diǎn)后 再慢慢下蹲， 到了最低點(diǎn)時(shí) 再猛地站起， 不斷重復(fù)，秋 千即越蕩越高。 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 23 m l l o 4 1 2 3 5 12： 人迅速蹲下，使有 效擺長(zhǎng) om由 l 變?yōu)?l 23：下擺 m-地球 條件 ： E守恒 1 2 m2 = mgl(1 - cos )

12、(1) 34：人站起 系統(tǒng) ： m 條件 ：對(duì) o點(diǎn)角動(dòng)量守恒 m l = ml (2) v v 4-4 機(jī)械能守恒舉例 物理學(xué) 第五版 24 45：上擺 系統(tǒng) ： m-地球 條件 ： E守恒 1 2 m2 = mgl(1-cos ) (3) = 1 - cos 1 - cos l 3 l 3 1 人越擺越高，能量哪里來？ 由 (1)、 (2)、 (3)可解得 有 cos 得證。 m l l o 4 1 2 3 5 v v 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 25 1、概念 : 兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相遇，且相 互作用持續(xù)一個(gè)極短暫的時(shí)間 碰撞 。 例：碰碰車，鍛鐵，打樁，桌球、滑塊； 狹義：接觸，速

13、度變化 例： 粒子與原子核作用應(yīng)等。又稱散射。 廣義：接近，短暫互作用，偏離原運(yùn)動(dòng)方向。 一、碰撞 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 26 2、特點(diǎn) 物體間相互作用 持續(xù)時(shí)間極短 。 作用力變化快，峰值極大， 內(nèi)力 外力 碰撞一般符合 動(dòng)量守恒條件 。 時(shí)間極短， 位移可略 碰撞過程中物體會(huì)產(chǎn)生 形變 。 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 27 二、兩 球的正碰撞（對(duì)心碰撞） 1、對(duì)心碰撞 :如果兩球在碰撞前的速度在兩球 的中心連線上，則碰撞后的速度也都在這一連 線上，這種碰撞稱為 對(duì)心碰撞（正碰撞） 。 碰撞前 10v 20v 1m 2m 碰撞時(shí) 12F 21F 1m 2m 1v 2v 碰撞后 1m

14、 2m 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 28 2、恢復(fù)系數(shù)（牛頓碰撞定律） )( 1 2010 12 vv vve 碰前趨近速度 碰后分離速度 物理實(shí)質(zhì)： 反映總動(dòng)能損失程度 ； 數(shù)值由材料性質(zhì)定。（實(shí)驗(yàn)測(cè)定） 0e1 非對(duì)心碰撞又稱為斜碰 ，指碰前速度方向至 少有一個(gè)不在球心連線上。 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 29 3、動(dòng)量守恒方程 )( 22211202101 vmvmvmvm 無動(dòng)能損失，稱 完全彈性碰撞 ； 4、碰撞分類 動(dòng)能損失最大，稱 完全非彈性碰撞 ； 有部分動(dòng)能損失，稱 非完全彈性碰撞 . 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 30 5、碰撞過程中能量的轉(zhuǎn)化 1m 2m 相遇無形變

15、10v 20v 1f 2f 開始形變 1v 2v 1m 2m 1f 2f 最大形變 1v 2v 1m 2m 10v 20v 1m 2m2010 vv （ 1）追趕階段 。 （ 2）壓縮階段： 第一球追上第二球后，互相 擠壓，形變逐漸增大，直到二球速度相等，此 時(shí)二球形變最大，壓縮結(jié)束。 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 31 （ 3）恢復(fù)階段 后球以彈力作用于前球，使它的速度進(jìn)一步增 大，前球以彈力作用于后球，使它進(jìn)一步減速， 這一階段形變逐漸恢復(fù)，直到形變不再恢復(fù)， 相互作用力為零， 恢復(fù)階段結(jié)束 1m 2m 分離 1v 2v （ 4）分開階段 21 vv 演示 T3-6.SWF 1f 2f 最

16、大形變 1v 2v 1m 2m 1f 2f 形 變減小 1v 2v 1m 2m 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 32 完全彈性碰撞： 碰后兩球完全恢復(fù)原狀 動(dòng)能 形變能 動(dòng)能 完全非彈性碰撞： 碰后兩球形變完全沒有恢復(fù) 動(dòng)能 形變能 非完全彈性碰撞： 碰后兩球形變部分恢復(fù) 動(dòng)能 形變能 動(dòng)能 可能轉(zhuǎn)化為其他形式能量：熱能，聲能等 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 33 三、速度公式及動(dòng)能損失 )3(1 21 20102 101 mm vvmevv )4(1 21 20101 202 mm vvmevv )5(1 2 1 2 2010 21 212 vv mm mmeE 由（ 1）（ 2）可得： 4-

17、5 碰撞 物理學(xué) 第五版 34 四、討論 1完全彈性碰撞 帶入 (3)， (4)得： 21 20210211 2)( mm mmm vv v 21 1012012 2 2)( mm mmm vvv 1 2010 12 vv vve 動(dòng)能損失 22010 21 2121 2 1 vv mm mmeE 完全彈性碰撞， 動(dòng)能不損失 1e 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 35 （ 1） 若 21 mm 注意 交換速度 應(yīng)用：核反應(yīng)堆中 , 為中子的減速，應(yīng)選碳核、 重氫核等較輕元素 102201 vvvv ， 21 2021021 1 2)( mm mmm vv v 21 1012012 2 2)( m

18、m mmm vvv 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 36 完全彈性碰撞 （五個(gè)小球質(zhì)量全同） 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 37 12 mm (3)若 ,且 0 20 v (2)若 0 20 v12 mm ,且 應(yīng)用：核反應(yīng)堆中防護(hù)材料（反射層） , 應(yīng)選鉛等較重元素） 0 2101 vvv ， 102101 2 vvvv ， 21 2021021 1 2)( mm mmm vv v 21 1012012 2 2)( mm mmm vvv 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 38 2完全非彈性碰撞 21 202101 21 mm vmvmvv 由動(dòng)量守恒可得： 0 2010 12 vv vv e 動(dòng)能

19、損失 22010 21 2121 2 1 vv mm mmeE 動(dòng)能損失最大 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 39 動(dòng)能損失： 3非完全彈性碰撞 22010 21 2121 2 1 vv mm mmeE 設(shè) v20=0， 此時(shí)損失的機(jī)械能為 210 21 2121 2 1 v mm mmeE 2101 21 22 2 11 vm mm me 碰撞前的機(jī)械能 0E 0 2 1 2 1 1 1 E m m e 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 40 0 2 1 2 1 1 1 E m m eE 可知，動(dòng)能損失與恢復(fù)系數(shù)及質(zhì)量比有關(guān)。 對(duì)鍛打（打鐵）， 動(dòng)能損失用于工件形變，越 多越好，取 m1m2,用大

20、汽錘。 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 41 l A B 例 1 在碰撞實(shí)驗(yàn)中 ， 常 用如圖所示的儀器 。 A 為一小球 ， B為蹄狀物 ， 質(zhì)量分別為 m1和 m2。 開始時(shí) ， A球從張角 處落下 ， 然后與靜止的 B物相碰撞 ， 嵌入 B中 一起運(yùn)動(dòng) ， 求兩物到達(dá) 最高處的張角 。 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 42 l A B 解 整個(gè)過程由 三個(gè)階段 組成： 由圖中 A到 B，球 A 受重力和懸 線張力作用，對(duì)地球、小球系 統(tǒng)，重力為保守內(nèi)力，張力不 作功，機(jī)械能守恒過程； 取 B點(diǎn)的重力勢(shì)能為零 。 小球在 A點(diǎn)速度為 v )1(c o s121 121 glmvm 4-5 碰撞

21、 物理學(xué) 第五版 43 A、 B與碰撞過程作用時(shí)間極短 ， 可認(rèn)為是兩 者在 B處瞬間完成的 （ 沒有位移 ） ， 此過程是 完全非彈性碰撞 ， 水平方向的動(dòng)量守恒； 設(shè)小球碰后的速度為 v )2(211 vmmvm 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 44 三個(gè)關(guān)系聯(lián)立解得 c o s121c o s 2 21 1 mm m 兩者一起上升的過程與第一階段相似 ， 是機(jī)械 能守恒的過程 。 )3(c o s121 21221 glmmvmm 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 45 例 2:“ 哥倫比亞”號(hào)失事原因中的力學(xué)模型 2003年 2月 1日 , 美國(guó)“哥 倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)在返回途 中飛臨德州上

22、空時(shí)解體墜毀 . 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 46 “哥倫比亞”號(hào)事故的直接技術(shù)原因 這架航天飛機(jī)發(fā)射升空秒后，從其 外部燃料箱外脫落的一塊泡沫材料撞上了航 天飛機(jī)左翼前緣的熱保護(hù)部件并形成了裂孔。 月日，當(dāng)航天飛機(jī)重返大氣層時(shí)，超高 溫氣體從裂孔處進(jìn)入了“哥倫比亞”號(hào)機(jī)體， 引發(fā)了一系列連鎖反應(yīng)，造成航天飛機(jī)解體， 名宇航員全部遇難。 2003年 2月 5日新聞發(fā)布會(huì)公布的數(shù)據(jù) :撞擊 的泡沫塊質(zhì)量約 1.3kg,撞擊速度約 250m/s, 航天飛機(jī)的速度約 700m/s. 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 47 完全非彈性碰撞模型 設(shè)航天飛機(jī)質(zhì)量為 M，飛行速度為 v；泡沫塊質(zhì) 量為 m，撞

23、擊速度為 v0，速度方向與航天飛機(jī) 飛行的方向在同一直線上二者相撞后的共同 速度為 v沿航天飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的方向取坐標(biāo)軸 由動(dòng)量守恒定律得： vmMmvMv )( 0 )m / s(7 0 0 1 )( 0 0 v M m v M m v mM mvMv v )( mM v 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 48 “ +（ -） ” 泡沫塊與航天飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相同（反） smvsmv /,/ 250700 0 泡沫所受平均撞擊力： 時(shí)間的估算據(jù)美 方研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 2 0 1 10112 25070031 . )(. t mvvmF N) N)( 1 1 (1077.2 (1085.5 4 4 F F （同

24、向運(yùn)動(dòng)） 反向運(yùn)動(dòng)） 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 49 完全彈性正碰撞模型 設(shè) :碰撞前泡沫塊速度為 v1,航天飛機(jī)速度為 v2； 碰撞后泡沫塊速度為 v，仍取航天飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的 方向?yàn)樽鴺?biāo)軸由動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒可得： 12 21 21 1 2 1 21 2 vv M m vv M m Mm MvvMm v )( )( )( mM 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 50 smvsmv /,/ 2 5 07 0 0 12 （同向） 反向 sm smv / )(/)( 1 1 5 0 1 6 5 02 5 07 0 02 1 )N(107.111011.2 )25 016 50(3.1 42112 t

25、mvvmF “ +” 同向運(yùn)動(dòng)； “ -” 反向運(yùn)動(dòng) )N(1055.51011.2 )25 011 50(3.1 42112 t mvvmF 4-5 碰撞 物理學(xué) 第五版 51 由上述計(jì)算可知，無論采用哪種模型，無 論泡沫塊的運(yùn)動(dòng)方向與航天飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向相同 還是相反，泡沫塊對(duì) “ 哥倫比亞 ” 號(hào)的平均撞 擊力的數(shù)量級(jí)都達(dá)到了 ，該力能夠使航天 飛機(jī)左翼等處的隔熱瓦損壞，最終造成機(jī)毀人 亡的事故 N104 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 52 1、常用定理定律關(guān)系 由牛頓第二定律推出： 動(dòng)量定理 動(dòng)能定理 機(jī)械能守恒定律 動(dòng)量守恒定律 功能原理 角動(dòng)量定理 角動(dòng)量守恒定律 解決問題的思

26、路按此順序倒過來， 首先考慮用守恒定律解決問題。 若要求 力的細(xì)節(jié)則必須用牛頓第二定律。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 53 范圍：慣性系、宏觀低速運(yùn)動(dòng)（只有動(dòng)量守 恒、角動(dòng)量守恒、能量守恒對(duì)宏觀、微觀都 適用）。 2、 各定理、定律的適用條件，適用范圍。 3、勢(shì)能零點(diǎn) 有些綜合問題，既有重力勢(shì)能，又有彈性勢(shì) 能，注意各勢(shì)能零點(diǎn)的位置，不同勢(shì)能零點(diǎn) 位置可以同， 也可以不同。（問：一般選 哪里為勢(shì)能零點(diǎn)？） 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 54 1、一彈性球沿垂直于墻壁的水平方向與墻壁 碰撞，設(shè)球的質(zhì)量為 m，碰撞前后的速度大 小相等（都是 v），方向相反，有人認(rèn)為： 墻在球碰撞

27、前后并未運(yùn)動(dòng)，其球?qū)ψ饔?的沖量為零，試據(jù)理評(píng)論此說法。 討論 2、下列各物理量中，與參照系有關(guān)的物 理量是哪些？（不考慮相對(duì)論效應(yīng)） (1) 質(zhì)量 (2)動(dòng)量 (3) 沖量 (4) 動(dòng)能 (5)勢(shì)能 (6)功 作業(yè)： 1011冬季學(xué)期大學(xué)物理一習(xí)題 32-36 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 55 32 如圖 所示 , 在光滑水平面上有一彈簧， 其一端固定于光滑的軸承 O 上，另一端栓一 個(gè)質(zhì)量為 m=2kg 的小球，彈簧的質(zhì)量很小， 原長(zhǎng)很短，因此都可以忽略不計(jì)。當(dāng)小球沿 半徑為 r （單位為 m ）的圓周作勻速率圓周 運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧作用于質(zhì)點(diǎn)上的彈性力大小為 3r （單位為 N ）

28、，此時(shí)系統(tǒng)的總能量為 12J 。 求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率 及圓軌道半徑。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 56 33 如圖 ，在與水平面成 角的光滑斜面上 放一質(zhì)量為 m 的物體，此物體系于一倔強(qiáng) 系數(shù)為 k 的輕彈簧的一端，彈簧的另一端 22 0 2 )( 2 1 2 1 2 1 s i ns i n gm kxkxgmEvm k 固定。設(shè)物體最初靜止。 今使物體獲得一沿斜面向 下的速度，設(shè)起始動(dòng)能為 Eko ，試證物體在彈簧伸長(zhǎng) x 時(shí)的速率 v 由下式得到： 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 57 34 如圖 ，水平小車的 B端固定一彈簧，彈簧自然 長(zhǎng)度時(shí)，靠在彈簧上的滑塊距小車 A

29、端為 L，已知 小車質(zhì)量 M=10kg ，滑塊質(zhì)量 m=1kg ,彈簧的倔強(qiáng) 系數(shù) k=110N/m , L=1.1m ,現(xiàn)將彈簧壓縮 L=0.05m 并維持小車靜止，然后同時(shí)釋放滑塊與小車。忽 略一切摩擦。求 : (2)滑塊與彈簧分離后，又 經(jīng)多少時(shí)間滑塊從小車上 掉下來？ (1)滑塊與彈簧剛剛分離時(shí)，小車及滑塊相對(duì)地的 速度各為多少？ 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 58 35 如圖 ，質(zhì)量為 m 的木塊，從高為 h ，傾 角為 的光滑斜面上由靜止開始下滑，滑入 裝著砂子的木箱中，砂子和木箱的總質(zhì)量 為 M ，木箱與一端固定、倔強(qiáng)系數(shù)為 k 的水 平輕彈簧連接，最初彈簧為原長(zhǎng)，木塊落 入后，彈簧的最大壓縮量為 l ，試求木箱與 水平面間的 摩擦系數(shù) 。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)小結(jié) 物理學(xué) 第五版 59 36 如圖所示，一輛靜止在光滑水平面上的 小車，車上裝有光滑的弧形軌道，總質(zhì)量為 M 。今有一質(zhì)量為 m 、速度為 v0 的鐵球，從 軌道下端水平射入，求球沿弧形軌道上升的 最大高度 h 及此后下降離開小車時(shí)的速度 v 。