高中物理機(jī)械能考點(diǎn)易錯(cuò)試題例析人教版必修二

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1、機(jī)械能考點(diǎn)易錯(cuò)試題例析 典型錯(cuò)誤之一：錯(cuò)誤認(rèn)為“人做功的計(jì)算”與“某個(gè)具體力做功的計(jì)算”相同。 人做的功就是人體消耗化學(xué)能的量度，不少學(xué)生錯(cuò)誤認(rèn)為只是人對其它物體作用力所做的功。 例1、質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩物體的速度大小分別為V1和V2，位移分別為S1和S2，如圖1所示。則這段時(shí)間內(nèi)此人所做的功的大小等于： m1 圖1 m2 m A．FS2 B．F(S1+S2) C． D． 錯(cuò)解：人所做的功等于拉力F對物體m

2、2所做的功W=F·S2，由動能定理可得： 即AC正確。 分析糾錯(cuò)：根據(jù)能量守恒可知，人通過做功消耗的化學(xué)能將全部轉(zhuǎn)化為物體m1和m2的動能以及人的動能。所以人做的功的大小等于 即B、D兩選項(xiàng)正確。 典型錯(cuò)誤之二：混淆注意“相對位移”與“絕對位移”。 圖2 P Q 功的計(jì)算公式中，S為力的作用點(diǎn)移動的位移，它是一個(gè)相對量，與參照物選取有關(guān)，通常都取地球?yàn)閰⒄瘴?，這一點(diǎn)也是學(xué)生常常忽視的，致使發(fā)生錯(cuò)誤。 例2、小物塊位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上(如圖2所示) ，從地面上看，在小物塊沿斜面下滑的過程中，斜面對小物塊的作用力。 (A)垂直于接觸面，做功為零；

3、圖3 P Q F F’ (B)垂直于接觸面，做功不為零； (C)不垂直于接觸面，做功不為零； (D)不垂于接觸面，做功不為零。 錯(cuò)解：斜面對小物塊的作用力垂直于接觸面，作用力與物體的位移垂直，故做功為零。即A選項(xiàng)正確。 分析糾錯(cuò)：小物塊A在下滑過程中和斜面之間有一對相互作用力F和F'，如圖3所示。如果把斜面B固定在水平桌面上，物體A的位移方向和彈力方向垂直，這時(shí)斜面對物塊A不做功。但此題告訴的條件是斜劈放在光滑的水平面上，可以自由滑動。此時(shí)彈力方向仍然垂直于斜面，但是物塊A的位移方向卻是從初位置指向終末位置。如圖27所示，彈力和位移方向不再垂直而是成一鈍角，所以彈力對小物塊A

4、做負(fù)功，即B選項(xiàng)正確。 O A B 圖4 VA VB 典型錯(cuò)誤之三：混淆“桿的彈力方向”與“繩的彈力方向”。 繩的彈力是一定沿繩的方向的，而桿的彈力不一定沿桿的方向。所以當(dāng)物體的速度與桿垂直時(shí)，桿的彈力可以對物體做功。 例3、如圖4所示，在長為L的輕桿中點(diǎn)A和端點(diǎn)B各固定一質(zhì)量均為m的小球，桿可繞無摩擦的軸O轉(zhuǎn)動，使桿從水平位置無初速釋放擺下。求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，輕桿對A、B兩球分別做了多少功? 錯(cuò)解：由于桿的彈力總垂直于小球的運(yùn)動方向，所以輕桿對A、B兩球均不做功。 分析糾錯(cuò)：設(shè)當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，A球和B球的速度分別為VA和VB。如果把輕桿、地球、兩個(gè)小球構(gòu)成的系統(tǒng)

5、作為研究對象，那么由于桿和小球的相互作用力做功總和等于零，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒。若取B的最低點(diǎn)為零重力勢能參考平面，可得： 2mgL= 又因A球?qū)球在各個(gè)時(shí)刻對應(yīng)的角速度相同,故VB＝2VA 由以上二式得：. 根據(jù)動能定理，可解出桿對A、B做的功。對于A有 WA+mgL/2= -O， 所以WA=－mgL. 對于B有WB+mgL=，所以WB=0.2mgL. 典型錯(cuò)誤之四：混淆作用力做功與反作用力做功的不同。 作用力和反作用是兩個(gè)分別作用在不同物體上的力，因此作用力的功和反作用力的功沒有直接關(guān)系。作用力可以對物體做正功、負(fù)功或不做功，反作用力也同樣可以對物體做正功、負(fù)功或不做功。

6、 例4、下列是一些說法： ①一質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)力作用且處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速)，這兩個(gè)力在同一段時(shí)間內(nèi)的沖量一定相同; ②一質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)力作用且處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速)，這兩個(gè)力在同一段時(shí)間內(nèi)做的功或者都為零，或者大小相等符號相反; ③在同樣的時(shí)間內(nèi)，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正負(fù)號一定相反; ④在同樣的時(shí)間內(nèi)，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正負(fù)號也不一定相反; 以上說法正確的是 A．①② B．①③② C．②③ D．②④ 錯(cuò)解：認(rèn)為“在同樣的時(shí)間內(nèi)，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正負(fù)號一定相反”

7、而錯(cuò)選B。 分析糾錯(cuò)：說法不正確，因?yàn)樘幱谄胶鉅顟B(tài)時(shí)，兩個(gè)力大小相等方向相反，在同一段時(shí)間內(nèi)沖量大小相等，但方向相反。由恒力做功的知識可知，說法正確。關(guān)于作用力和反作用力的功要認(rèn)識到它們是作用在兩個(gè)物體上，兩個(gè)物體的位移可能不同，所以功可能不同，說法不正確，說法正確。正確選項(xiàng)是D。 V0 O1 R O θ 圖5 典型錯(cuò)誤之五：忽視機(jī)械能的瞬時(shí)損失。 例5、一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，系于長為R的輕繩的一端，繩的另一端固定在空間的O點(diǎn)，假定繩是不可伸長的、柔軟且無彈性的。今把質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)的正上方離O點(diǎn)的距離為的O1點(diǎn)以水平的速度拋出，如圖5所示。試求； （1）輕繩即將伸直時(shí)，繩與豎直方向

8、的夾角為多少？ （2）當(dāng)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)的正下方時(shí)，繩對質(zhì)點(diǎn)的拉力為多大？ 錯(cuò)解：很多同學(xué)在求解這道題時(shí)，對全過程進(jìn)行整體思維，設(shè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)的正下方時(shí)速度為V,根據(jù)能量守恒定律可得： 根據(jù)向心力公式得：，解得：. 分析糾錯(cuò)：O V0 V V⊥ V/ 圖6 上述解法是錯(cuò)誤的。這些同學(xué)對物理過程沒有弄清楚，忽視了在繩被拉直瞬時(shí)過程中機(jī)械能的瞬時(shí)損失。其實(shí)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動可分為三個(gè)過程： 第一過程：質(zhì)點(diǎn)做平拋運(yùn)動。設(shè)繩即將伸直時(shí)，繩與豎直方向的夾角為，如圖30所示，則， ，其中 聯(lián)立解得。 第二過程：繩繃直過程。繩棚直時(shí)，繩剛好水平，如圖6所示.由于繩不可伸長，故繩繃直時(shí)，V0損失，質(zhì)點(diǎn)僅有速度V⊥，且。 第三過程：小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。設(shè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)正下方時(shí)，速度為V′，根據(jù)機(jī)械能守恒守律有： 設(shè)此時(shí)繩對質(zhì)點(diǎn)的拉力為T，則，聯(lián)立解得：。