這是高中物理的題目 兩題的答案都錯了
現在高二的進度剛好是在講這邊的東西@@
提問的原po要留意這邊講的是水平的彈簧,而且位能是指彈力位能。
重力位能因為都不會變,所以令為0即可。
總力學能於是被狹隘定義為 [彈力位能+動能]
這邊的重點是要告訴高中生保守力的特性,還有保守力對應的位能系統
若你只想得分不想理解太多,只要記得
以高中的題目來說,只要沒有"摩擦力"或"天外飛來一力"
就可以套用力學能守恆。
1.保守力作正功時的特性 〈對應的位能系統能量會減少〉
比如重力做正功,重力位能就會減少。
彈力做負功〈彈簧被你壓〉,彈力位能就會增加。
有點類似:
提款機給你錢,但銀行的存款也會減少,你的現金會增加 但是總財產不變。*式
〈保守力作正功,位能減少,動能增加,但是總力學能守恆〉[*式]
這跟有善心人士給你錢是不一樣的。善心人士給你錢,你的總財產就增加了。
〈非保守力做功,總力學能會改變〉
2.推論:在非保守力都不作功的前提下 力學能就會守恆,也就是[*式]
[*式]必須要嚴格套用此前提才會成立。
以高中的題目來說,只要看到保守力,沒有"摩擦力"或"天外飛來一力"
解題就可以套用 "力學能守恆" 也就是"動能+彈力位能=定值"就可解了
解題:
彈簧的位能系統為 0.5 (x)^2 [第1式]
在平衡點 x=0: 位能=0 ,動能最大
在端點 x=A: 位能(最大)= 0.5 (A)^2 且動能=0
此時可推知:總力學能 = 0.5 (A)^2 + 0 = E [第2式]
令x= A/2 代入[第1式], 就可以得知此時的位能為"最大位能"的 1/4
喵一下[第2式] 所以答案是 E / 4
接著,第二小題的問題是跟隨著第一題來的,反應快的學生會自然想提問,
但若學生沒想到,只好老師幫你問,〈出題目問,引誘思考〉
因為許多學生會"直覺"認為在一半位移的地方,"彈力位能"應該是"最大位能"的一半。
但是經過計算發現在此地方,位能竟然是最大位能的1/4,
而不是原來所預期的一半。
所以,反應比較快的學生,就會想問說:
那麼當"位能"是"最大位能"的一半時,會發生在什麼地方呢?
於是衍生出第二題:
當位能是最大位能的一半時,也就是動能會剛好=位能
只要令 兩倍的 0.5 (x)^2 為 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!~!~)》之銘言:
: Q:一物體做簡諧運動中,振幅為A,總能量為E:
: 問>當位移一半時,物體的位能U=? Ans:E/2
:
: 當物體的K=U時,物體的位移X=? Ans:A/2
: 疑惑:題目未提到水平或者鉛直,位能只有彈力位能嗎??
: 上述題目所問的我不懂><”請有空的大大幫我解題一下
: 謝謝你~!
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