2020版高考物理教科版大一轮复习讲义:第五章 本章学科素养提升 Word版含解析
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tan φ=,φ=

对应的θ=-φ=-=.

答案 (1) 5 m/s (2) 1.08 m

绳索、链条在考查过程中常发生形变,其重心位置对物体来说并不是固定不变的,能否正确确定重心的位置,是解决绳索、链条类问题的关键,一般情况下常分段考虑各部分的重力势能,并用各部分重力势能之和作为系统总的重力势能,至于参考平面,可任意选取,但以系统初、末状态重力势能便于表示为宜.

例2 如图2所示,有一条长为L的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上,斜面倾角为θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放后滑动,求链条刚好从右侧全部滑出斜面时的速度是多大?(重力加速度为g)

图2

思维导引 研究对象:链条.

隐含条件:释放后的链条,竖直方向的一半向下运动,放在斜面上的一半沿斜面向上运动,由于竖直部分越来越多,所以链条做的是变加速运动,不能用匀变速直线运动的公式去解.

思路分析:因为斜面光滑,所以机械能守恒,链条得到的动能应是由重力势能转化来的,重力势能的变化可以用重心的位置确定,要注意释放时的重力势能可分左右两段考虑,然后再求和.

解析 设斜面的最高点为零势能点,链条的总质量为m,开始时左半部分的重力势能为

Ep1=-g·sin θ=-mgLsin θ,

右半部分的重力势能为Ep2=-g·=-mgL,

开始时的机械能E1=Ep1+Ep2=-(1+sin θ)