【知识点详解】
1. 功的概念与计算:功是力在物体上作用并导致物体位移的结果,计算公式为W=Fs,其中W代表功,F代表力,s代表位移,角度因素取决于力和位移的方向关系。题目中提到大人和小孩推动相同木箱的情况,比较做功多少,如果力和位移都相同,那么两人做功一样多,但由于题目没有给出具体的速度和力的信息,所以无法判断。
2. 功率的概念与计算:功率是单位时间内做功的快慢,公式为P=W/t或P=Fv,其中P是功率,W是功,t是时间,F是力,v是速度。选项D正确,因为只有总功和时间可以求平均功率,而P=Fv只能用于即时功率的计算,牵引力与速度成反比是在功率恒定时。
3. 重力做功的特点:重力做功只与物体的起点和终点的垂直高度差有关,与路径无关。因此,如果两个路径起点和终点高度相同,重力做功相同,题目中的情况无法判断,因为没有给出路径的具体高度信息。
4. 动能定理:动能定理说明力做功与动能变化之间的关系,W=ΔEk,即外力对物体做的总功等于物体动能的增量。选项D正确,因为力做功导致动能变化。
5. 动能与势能的转换:物体下滑过程中,重力做正功,动能增加,同时可能有阻力做负功,导致动能减少。题目中要求计算克服阻力做的功,等于总势能减去动能的增量,即mgh-Wf=1/2mv^2,由此可求解。
6. 抛体运动的动能问题:物体被抛出后,只有重力做功,动能的变化等于重力势能的减少,即ΔEk=mgh,因此选项C正确。
7. 机械能守恒:若无外力做功,系统机械能(动能+势能)应保持不变。小球自由下落过程中,只有重力做功,机械能守恒,初始势能为mgH,落地时动能加上重力势能(以地面为零势能面)应等于mgH,因此选项C正确。
8. 弹簧振动系统的能量转换:在弹簧振子的运动过程中,动能和势能在转换,但系统总机械能不变,不考虑空气阻力,重物的机械能守恒。
9. 功的计算:功的大小取决于力的大小、力的作用方向上的位移以及力与位移的夹角。选项C正确,静止物体若没有位移,则力不做功。
10. 重力做功与重力势能:物体下落过程中,重力做正功,重力势能减少,选项A正确,B和D错误,因为重力做功只与高度差有关,与起点高度无关。
11. 弹性势能:弹性势能是物体因弹性形变而储存的能量,只在发生弹性形变的物体中存在,与形变程度有关,选项AB正确。
12. 动量和动能的变化:速度变化Δv是末速度与初速度之差,动能变化ΔEk=1/2mv_f^2 - 1/2mv_i^2,题目中速度方向变化但速率不变,所以Δv=0,ΔEk=0,选项B和D正确。
13. 抛体运动的末速度:落地速度与初速度大小、抛出仰角和初速度方向有关,但与物体质量无关,选项A正确。
14. 探究合力做功与速度变化关系的实验:实验中需要测量速度变化,所以还需要测速设备,如打点计时器;为了保证合力与沙、小桶的重力相等,需要调整沙的量,使得小桶与沙的总重量略小于滑块重量的1/2,这样可以简化为平衡摩擦力的实验。
总结:这些知识点涵盖了高中物理的功、功率、动能定理、势能、能量守恒、抛体运动、弹性势能等多个重要概念,涉及计算、理解和实验操作。在解决实际问题时,要根据题目给出的信息结合物理定律进行分析。