高三物理求动能的问题主要有以下几种:
1. 已知某物体在一段时间内的速度-时间(或位移-时间)关系,求在这段时间内物体的动能变化。
2. 已知物体受到的合外力做功,求物体的动能变化。
3. 已知物体的初动能和末动能,求物体所经历的过程。
4. 物体在只有重力做功的情况下,求物体的动能变化。
5. 物体在重力以外的力做功为零的情况下,求物体的动能变化。
以上这些问题中,通常需要应用动能定理、动能表达式以及运动学公式等知识来解决。请注意,具体问题还需根据实际情况进行分析和求解。
题目:一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N、方向与地面成30度角斜向上的拉力作用,物体移动了2m的距离,求物体的动能变化。
解答:
首先,我们需要知道物体的初动能和末动能。由于物体在力的方向上移动了一段距离,所以这部分的动能增加了。这部分增加的动能可以通过力在位移方向上的分量来计算。
力在位移方向上的分量为:
Fy = F sin30 = 20 0.5 = 10 N·m
根据动能的定义,我们可以得到物体的初动能和末动能:
E_k0 = 1/2 m v^2
E_k = ΔE_k = E_k0 + ΔE_k'
其中ΔE_k'是增加的动能。由于物体只受到一个力(拉力)的作用,所以增加的动能只与这个力在位移方向上的分量有关。因此,ΔE_k' = Fy s = 10 2 = 20 N·m
物体的初动能为:
E_k0 = 1/2 m v^2 = 1/2 5 (v)^2
物体的末动能为:
E_k = E_k0 + ΔE_k' = 1/2 5 (v')^2 + 20 N·m
v' = sqrt(2 a s)
其中a是物体加速度,可以通过力在位移方向上的分量来计算:a = Fy / m = 10 / 5 = 2 m/s^2
将v'代入上式,得到:
E_k = 1/2 5 (v')^2 + 20 N·m = 1/2 5 (sqrt(4))^2 + 20 N·m = 75 J
所以,物体的动能增加了75 J。