2017_2018學年高中物理第3章動能的變化與機械功課件（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學年,高中物理,章動,變化,機械功,課件,打包,滬科版 第3章 3 3動能定理的應用 學習目標1 能靈活運用合力做功的兩種求法 2 會用動能定理分析變力做功 曲線運動以及多過程問題 3 熟悉應用動能定理的步驟 領會應用動能定理解題的優(yōu)越性 內容索引 重點知識探究 當堂達標檢測 重點知識探究 一 研究汽車的制動距離 應用動能定理分析問題 只需考慮物體初 末狀態(tài)的動能與所做的功 而不必考慮物體的加速度和時間 因而往往比用牛頓運動定律和運動學規(guī)律更簡便 例1質量為m的汽車正以速度v0運動 司機踩下剎車閘 經過位移s后汽車停止運動 若阻力為f 則汽車的制動距離與汽車的初速度的關系如何 答案 解析 二 合力做功與動能變化 1 合力做功的求法 1 一般方法 W合 W1 W2 即合力做的功等于各力對物體做功的代數和 對于多過程問題總功的計算必須用此方法 2 多個恒力同時作用下的勻變速運動 W合 F合scos 2 合力做功與動能的變化的關系合力做功與動能的變化滿足動能定理 其表達式有兩種 1 W1 W2 Ek 2 W合 Ek 例2如圖1所示 利用斜面從貨車上卸貨 每包貨物的質量m 20kg 斜面傾角 37 斜面的長度s 0 5m 貨物與斜面間的動摩擦因數 0 2 求貨物由靜止開始滑到底端的動能 取g 10m s2 圖1 答案見解析 答案 解析 解析方法一斜面上的貨物受到重力G 斜面支持力N和摩擦力f共三個力的作用 如圖所示 貨物位移的方向沿斜面向下 可以用正交分解法 將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向 可以看出 三個力中重力和摩擦力對貨物做功 而斜面支持力對貨物沒有做功 其中重力G對貨物做正功W1 mgssin37 20 10 0 5 0 6J 60J支持力N對貨物沒有做功 W2 0摩擦力f對貨物做負功W3 mgcos37 scos180 0 2 20 10 0 8 0 5J 16J所以 合外力做的總功為W W1 W2 W3 60 0 16 J 44J由動能定理W Ek2 Ek1 其中Ek1 0 知貨物滑到底端的動能Ek2 W 44J 方法二若先計算合外力再求功 則合外力做的功W F合s mgsin37 mgcos37 s 20 10 0 6 0 2 20 10 0 8 0 5J 44J同樣可以得到貨物到底端時的動能Ek2 44J 三 利用動能定理求變力的功 1 動能定理不僅適用于求恒力做功 也適用于求變力做功 同時因為不涉及變力作用的過程分析 應用非常方便 2 利用動能定理求變力的功是最常用的方法 當物體受到一個變力和幾個恒力作用時 可以用動能定理間接求變力做的功 即W變 W其他 Ek 例3如圖2所示 質量為m的小球自由下落d后 沿豎直面內的固定軌道ABC運動 AB是半徑為d的光滑圓弧 BC是直徑為d的粗糙半圓弧 B是軌道的最低點 小球恰能通過圓弧軌道的最高點C 重力加速度為g 求 1 小球運動到B處時對軌道的壓力大小 根據牛頓第三定律 N N 5mg 圖2 答案5mg 答案 解析 2 小球在BC運動過程中 摩擦力對小球做的功 答案 解析 針對訓練如圖3所示 某人利用跨過定滑輪的輕繩拉質量為10kg的物體 定滑輪的位置比A點高3m 若此人緩慢地將繩從A點拉到B點 且A B兩點處繩與水平方向的夾角分別為37 和30 則此人拉繩的力做了多少功 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 不計滑輪的摩擦 答案100J 答案 解析 圖3 解析取物體為研究對象 設繩的拉力對物體做的功為W 根據題意有h 3m 對全過程應用動能定理W mg h 0 由 兩式聯(lián)立并代入數據解得W 100J 則人拉繩的力所做的功W人 W 100J 四 利用動能定理分析多過程問題 一個物體的運動如果包含多個運動階段 可以選擇分段或全程應用動能定理 1 分段應用動能定理時 將復雜的過程分割成一個個子過程 對每個子過程的做功情況和初 末動能進行分析 然后針對每個子過程應用動能定理列式 然后聯(lián)立求解 2 全程應用動能定理時 分析整個過程中出現過的各力的做功情況 分析每個力做的功 確定整個過程中合外力做的總功 然后確定整個過程的初 末動能 針對整個過程利用動能定理列式求解 當題目不涉及中間量時 選擇全程應用動能定理更簡單 更方便 注意 當物體運動過程中涉及多個力做功時 各力對應的位移可能不相同 計算各力做功時 應注意各力對應的位移 計算總功時 應計算整個過程中出現過的各力做功的代數和 例4如圖4所示 右端連有一個光滑弧形槽的水平桌面AB長L 1 5m 一個質量為m 0 5kg的木塊在F 1 5N的水平拉力作用下 從桌面上的A端由靜止開始向右運動 木塊到達B端時撤去拉力F 木塊與水平桌面間的動摩擦因數 0 2 取g 10m s2 求 圖4 1 木塊沿弧形槽上升的最大高度 木塊未離開弧形槽 答案0 15m 答案 解析 解析設木塊沿弧形槽上升的最大高度為h 木塊在最高點時的速度為零 從木塊開始運動到沿弧形槽上升的最大高度處 由動能定理得 FL fL mgh 0其中f N mg 0 2 0 5 10N 1 0N 2 木塊沿弧形槽滑回B端后 在水平桌面上滑動的最大距離 解析設木塊離開B點后沿桌面滑動的最大距離為x 由動能定理得 mgh fx 0 答案0 75m 解析 答案 當堂達標檢測 1 用動能定理求變力的功 如圖5所示 質量為m的物體與水平轉臺間的動摩擦因數為 物體與轉軸相距R 物體隨轉臺由靜止開始轉動 當轉速增至某一值時 物體即將在轉臺上滑動 此時轉臺開始勻速轉動 設物體的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力 則在整個過程中摩擦力對物體做的功是A 0B 2 mgRC 2 mgRD 1 2 3 答案 解析 圖5 1 2 3 解析物體即將在轉臺上滑動但還未滑動時 轉臺對物體的最大靜摩擦力恰好提供向心力 在物體由靜止到獲得速度v的過程中 物體受到的重力和支持力不做功 只有摩擦力對物體做功 2 動能定理的應用 如圖6所示 物體在離斜面底端5m處由靜止開始下滑 然后滑上與斜面平滑連接的水平面 若物體與斜面及水平面的動摩擦因數均為0 4 斜面傾角為37 求物體能在水平面上滑行的距離 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 圖6 1 2 3 答案3 5m 答案 解析 解析對物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示 方法一分過程列方程 設物體滑到斜面底端時的速度為v 物體下滑階段N1 mgcos37 故f1 N1 mgcos37 設物體在水平面上滑行的距離為l2 摩擦力f2 N2 mg 由以上各式可得l2 3 5m 1 2 3 方法二全過程列方程 mgl1sin37 mgcos37 l1 mg l2 0得 l2 3 5m 1 2 3 3 動能定理在多過程問題中的應用 某興趣小組設計了如圖7所示的玩具軌道 其中 2008 四個等高數字用內壁光滑的薄壁細圓管彎成 固定在豎直平面內 所有數字均由圓或半圓組成 圓半徑比細管的內徑大得多 底端與水平地面相切 彈射裝置將一個小物體 可視為質點 以va 5m s的水平初速度由a點彈出 從b點進入軌道 依次經過 8002 后從p點水平拋出 小物體與地面ab段間的動摩擦因數 0 3 不計其它機械能損失 已知ab段長L 1 5m 數字 0 的半徑R 0 2m 小物體質量m 0 01kg g 10m s2 求 1 小物體從p點拋出后的水平射程 圖7 答案0 8m 1 2 3 答案 解析 解析設小物體運動到p點時的速度大小為v 對小物體由a運動到p過程應用動能定理得 1 2 3 從p點拋出后做平拋運動 由平拋運動規(guī)律可得 s vt 聯(lián)立 式 代入數據解得 s 0 8m 2 小物體經過數字 0 的最高點時管道對小物體作用力的大小和方向 答案0 3N方向豎直向下 1 2 3 答案 解析 解析設在數字 0 的最高點時管道對小物體的作用力大小為F 聯(lián)立 式 代入數據解得F 0 3N方向豎直向下