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初中物理常考易錯題型之一!很多初中生直到高中才真正弄明白

有一類初中物理常考題型,八年級期末必考,中考也常常出現,很多初中生由于從來不認真思考歸納,直到高中才能真正搞明白其蘊含的物理知識與方法!

此類題就是“蹦極”與“類蹦極”問題!

其本質是彈簧模型中的動能、重力勢能、彈性勢能相互轉化的問題。

由于其中所涉及的受力情況一直在變化、速度和高度也一直在變化、彈簧的形變量也一直在變化,導緻其相關的能量發生相應變化!也正是因為變量太多,絕大多數初中生在初次接觸到此類題時往往無從下手,仿佛除了胡蒙瞎猜就不再會分析了。

我們先來看下面這種“反向蹦極”題:

要順利解決本題,首先要掌握以下幾個基本知識:

1.動能大小由質量和速度大小決定!質量越大、速度越大,則動能越大!

2.重力勢能大小由質量和高度決定!質量越大,高度越高,則重力勢能越大!

3.彈性勢能大小由形變量(伸長量和壓縮量)決定!形變量越大,則彈性勢能越大!

我們接着來仔細閱讀本題,題中說的很清楚:人從A點由靜止釋放(在A點速度為零),上升到B點時速度最大,最高位置為C點(即在C點速度為零)!因此,人從A到C過程中,速度先增大再減小,因此動能也是先增大再減小,人在B點速度最大,所以人在B點的動能最大,因此D選項錯誤,A選項正确。而由于人在上升過程中高度一直在增加,因此重力勢能一直在變大!因此C選項錯!

當人在A點時,由于此時彈性繩伸的最長,也就是說形變量最大,因此彈性繩的彈性勢能在A點最大!所以B選項正确。

那麼,為什麼人在A點時速度最大呢?

要解決此問題,如果從初中的角度來分析,由于沒有學過高中的加速度和牛頓第二定律知識,就隻能通過受力情況來分析了。

當人在A點時,彈性繩的形變量最大,導緻彈力大于重力,因此合力向上,改變人的靜止狀态,人在此合力作用下向上做加速運動,此過程中,彈性繩的形變量逐漸變小,導緻彈力逐漸變小,當彈力變小到等于重力時,合力為零,速度最大!此後由于慣性,人繼續往上運動,形變量繼續減小,導緻彈力小于重力,因此合力向下,而人的速度還在向上,因此此合力對人來說屬于阻力!人在BC過程中做減速運動!從而導緻上面這些能量的變化!

我們接着來看第二道水平彈簧問題:

由于此題中的彈簧在水平杆上滑動,所以不涉及到重力勢能的變化。隻存在彈性勢能與動能之間的轉化。

由于b點是彈簧的原長位置,即形變量為零的位置,所以此時彈簧的彈性勢能為零!

由于a是壓縮彈簧後小球靜止釋放的位置,因此小球在a點速度為零;c是小球到達最右端的位置,因此小球在c點速度也為零。因此小球從a到c的過程中,必然是速度先變大在變小!因此其動能也是先變大再變小!該過程中,由于小球沒有在豎直方向上發生運動,即小球在重力方向上沒有移動距離,因此小球的重力不做功!

當小球由c點向左返回運動過程中,小球受到向左的彈簧拉力和向右的滑動摩擦力!由于滑動摩擦力取決于壓力和接觸面粗糙程度這兩個因素,而這兩個因素并沒有發生改變,因此其所受滑動摩擦力并沒有改變(正如蹦極過程中重力不變)!但是彈簧在收縮,伸長量變小然後壓縮量逐漸變大!因此彈力的大小一直在變化,且方向會變化!由于最初的伸長量比較大,導緻小球所受到的向左的彈力大于其所受到的向右的摩擦力!因此小球加速運動,當彈力等于摩擦力時,速度達到最大,此時動能也達到最大!很顯然,在此位置時,彈簧并沒有恢複原長,即小球在b點右側某個位置動能最大!當小球到達b點時,彈力為零,隻受向右的摩擦力!當小球繼續向左運動,彈簧開始壓縮,彈力方向變成向右,與摩擦力同向,成為小球運動的阻力!所以此過程中小球一直減速!動能也一直減小!

由此得解!

關于蹦極以及相關的蹦床問題,分析如下:

類似的相關題還有如下所示,大家可以試着用上面的方法進行分析解答!

綜上所述,凡是在平時所犯的錯誤,一定不要輕易放過,要多次研究,深入探究,直到徹底明白與之相關的同一類型題!如此才能算是真正搞明白了這種題,從而避免以後再犯同類錯!

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