作者TellthEtRee (加盖是一种艺术)
看板Physics
标题Re: [题目] 简谐机械能
时间Tue Mar 11 09:23:50 2008
这是高中物理的题目 两题的答案都错了
现在高二的进度刚好是在讲这边的东西@@
提问的原po要留意这边讲的是水平的弹簧,而且位能是指
弹力位能。
重力位能因为都不会变,所以令为0即可。
总力学能於是被狭隘定义为
[弹力位能+动能]
这边的重点是要告诉高中生保守力的特性,还有保守力对应的位能系统
若你只想得分不想理解太多,只要记得
以高中的题目来说,只要没有"摩擦力"或"天外飞来一力"
就可以套用力学能守恒。
1.保守力作正功时的特性 〈对应的位能系统能量会减少〉
比如重力做正功,重力位能就会减少。
弹力做负功〈弹簧被你压〉,弹力位能就会增加。
有点类似:
提款机给你钱,但银行的存款也会减少,你的现金会增加 但是总财产不变。*式
〈保守力作正功,位能减少,动能增加,但是总力学能守恒〉[*式]
这跟有善心人士给你钱是不一样的。善心人士给你钱,你的总财产就增加了。
〈非保守力做功,总力学能会改变〉
2.推论:
在非保守力都不作功的前提下 力学能就会守恒,也就是[*式]
[*式]必须要严格套用此前提才会成立。
以高中的题目来说,只要看到保守力,没有"摩擦力"或"天外飞来一力"
解题就可以套用 "力学能守恒" 也就是"动能+弹力位能=定值"就可解了
解题:
弹簧的位能系统为 0.5 (x)^2 [第1式]
在平衡点 x=0:
位能=0 ,
动能最大
在端点 x=A:
位能(最大)= 0.5 (A)^2 且
动能=0
此时可推知:
总力学能 = 0.5 (A)^2 + 0 =
E [第2式]
令x= A/2 代入[第1式], 就可以得知此时的位能为"最大位能"的 1/4
喵一下[第2式] 所以答案是 E / 4
接着,第二小题的问题是跟随着第一题来的,反应快的学生会自然想提问,
但若学生没想到,只好老师帮你问,〈出题目问,引诱思考〉
因为许多学生会"直觉"认为在一半位移的地方,"弹力位能"应该是"最大位能"的一半。
但是经过计算发现在此地方,位能竟然是最大位能的1/4,
而不是原来所预期的一半。
所以,反应比较快的学生,就会想问说:
那麽当"位能"是"最大位能"的一半时,会发生在什麽地方呢?
於是衍生出第二题:
当位能是最大位能的一半时,也就是动能会刚好=位能
只要令 两倍的 0.5 (x)^2 为 E 就可以解了
2 * 0.5 (x)^2 = 0.5 (A)^2
得解 x = A / √2
※ 引述《le5868ov (我一定要上榜!~!~)》之铭言:
: Q:一物体做简谐运动中,振幅为A,总能量为E:
: 问>当位移一半时,物体的位能U=? Ans:E/2
:
: 当物体的K=U时,物体的位移X=? Ans:A/2
: 疑惑:题目未提到水平或者铅直,位能只有弹力位能吗??
: 上述题目所问的我不懂><”请有空的大大帮我解题一下
: 谢谢你~!
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