2018版高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 習(xí)題課三 動(dòng)能定理的應(yīng)用課件 魯科版必修2.ppt

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1、習(xí)題課三動(dòng)能定理的應(yīng)用,感悟解題規(guī)律,測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果,感悟解題規(guī)律培養(yǎng)科學(xué)思維,,一、變力做功 若分析的問(wèn)題中有多個(gè)力做功,其中只有一個(gè)力是變力,其余力是恒力,而且這些恒力所做的功比較容易計(jì)算,研究對(duì)象在某分析過(guò)程中的動(dòng)能變化比較容易計(jì)算時(shí),用動(dòng)能定理就可以求出這個(gè)變力所做的功.物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過(guò)程中,物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)軌跡、做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮.特別是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、變力做功問(wèn)題便顯示出動(dòng)能定理的優(yōu)越性.,【典例1】如圖所示,物體沿一曲面從A點(diǎn)無(wú)初速下滑,當(dāng)滑至曲面的最低點(diǎn)B時(shí),下滑的豎直高度h=5 m,此時(shí)物體的速度v=6 m/s.若物體的質(zhì)量m= 1 kg,g

2、=10 m/s2,求物體在下滑過(guò)程中克服阻力所做的功.,,思路探究 (1)物體由A到B的過(guò)程中受幾個(gè)力的作用? 答案:三個(gè)力:重力、支持力和摩擦力. (2)物體所受各力做功的特點(diǎn)是什么? 答案:重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初末位置的高度差有關(guān);支持力的方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直,不做功;摩擦力是變力,功的基本公式不能直接利用.,,解析:物體在曲面上的受力情況為重力、彈力、摩擦力,其中彈力不做功. 設(shè)摩擦力做功為Wf, 由AB用動(dòng)能定理mgh+Wf= mv2-0, 代入數(shù)據(jù)解得Wf=-32 J. 故物體在下滑過(guò)程中克服阻力所做的功為32 J. 答案:32 J,(1)確定研究對(duì)象和研究過(guò)程; (2)對(duì)物體準(zhǔn)確

3、受力分析; (3)分析物體所受的每個(gè)力的做功(過(guò)程量)特點(diǎn),確定恒力做功的表達(dá)式; (4)明確所選過(guò)程的兩個(gè)端點(diǎn)的動(dòng)能(狀態(tài)量)的變化; (5)利用動(dòng)能定理求出變力做功.,規(guī)律方法,,(教師備用) 例1-1:如圖所示,AB為 圓弧軌道,BC為水平直軌道,圓弧的半徑為R,BC的長(zhǎng)度也是R,一質(zhì)量為m的物體,與兩個(gè)軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為,當(dāng)它由軌道頂端A從靜止開(kāi)始下落,恰好運(yùn)動(dòng)到C處停止,求物體在AB段克服摩擦力所做的功.,,,,解析:物體從A運(yùn)動(dòng)到B所受的彈力要發(fā)生變化,摩擦力大小也要隨之變化,所以克服摩擦力所做的功不能直接由做功的公式求得.而在BC段克服摩擦力所做的功可直接求得.對(duì)從A到C全過(guò)

4、程運(yùn)用動(dòng)能定理即可求出物體在AB段克服摩擦力所做的功.設(shè)物體在AB段克服摩擦力所做的功為WAB,物體從A到C的全過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有mgR-WAB-mgR=0.得WAB=mgR-mgR=(1-)mgR. 答案:(1-)mgR,例1-2:有一質(zhì)量為m的木塊,從半徑為r的圓弧曲面上的a點(diǎn)滑向b點(diǎn),如圖所示.如果由于摩擦使木塊的運(yùn)動(dòng)速率保持不變,則以下敘述正確的是( ) A.木塊所受的合外力為零 B.因木塊所受的力都不對(duì)其做功,所以合外力的功為零C.重力和摩擦力的總功為零D.重力和摩擦力的合力為零,C,,,,解析:物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),速度方向變化,加速度不為零,合外力不為零,A錯(cuò).速率不變,動(dòng)能不變,

5、由動(dòng)能定理知,合外力做功為零,支持力始終不做功,重力做正功,所以重力做的正功與阻力做的負(fù)功代數(shù)和為零,但重力和阻力的合力不為零,C對(duì),B,D錯(cuò).,二、動(dòng)能定理在多過(guò)程中的應(yīng)用 在單物體的多過(guò)程運(yùn)動(dòng)中,由于涉及的有關(guān)物理量比較多,對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的細(xì)節(jié)也需要仔細(xì)研究,而應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能,并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程合并為一個(gè)全過(guò)程來(lái)處理,所以在處理多過(guò)程問(wèn)題時(shí)要多利用動(dòng)能定理.,【典例2】如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的木塊靜止在高h(yuǎn)=1.2 m的平臺(tái)上,木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,用水平推力F=20 N使木塊產(chǎn)生位移s1=3m時(shí)撤去,木塊又滑行s2=1 m后飛出平臺(tái)

6、,求木塊落地時(shí)速度的大小.(g取 10 m/s2,不計(jì)空氣阻力),,,,思路探究 (1)木塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程有哪幾部分構(gòu)成? 答案:三部分構(gòu)成.在力F作用過(guò)程中的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),撤掉力F后的勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和飛出平臺(tái)后的拋體運(yùn)動(dòng). (2)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有幾個(gè)力做功? 答案:三個(gè),重力、摩擦力和外力F.,,規(guī)律方法 (1)選取研究對(duì)象,明確并分析、模擬全過(guò)程. (2)對(duì)研究對(duì)象在各個(gè)單過(guò)程中進(jìn)行受力分析. (3)寫(xiě)出該過(guò)程中合外力做的功,或分別寫(xiě)出各個(gè)力做的功(注意功的正負(fù)).如果研究過(guò)程中物體受力情況有變化,要分別寫(xiě)出該力在各個(gè)階段做的功. (4)寫(xiě)出物體的初、末動(dòng)能. (5)按照動(dòng)能定理列式求解.,(

7、教師備用) 例2-1: 如圖所示,ABCD是一個(gè)盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,B,C在水平線(xiàn)上,其距離d=0.50 m.盆邊緣的高度為h=0.30 m.在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑.已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.10.小物塊在盆內(nèi)來(lái)回滑動(dòng),最后停下來(lái),則停下的位置到B的距離為( ) A.0.50 mB.0.25 m C.0.10 mD.0,,D,,解析:設(shè)小物塊在BC段來(lái)回滑行的總路程為s, 由動(dòng)能定理可知,mgh-mgs=0, 得s=3.0 m,由s=6d可知, 小物塊最終停在B點(diǎn),D正確.,例2-2:如圖所示

8、,質(zhì)量為m的物體從高為h、傾角為的光滑斜面頂端由靜止開(kāi)始沿斜面下滑,最后停在水平面上,已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,求: (1)物體滑至斜面底端時(shí)的速度大小;,,,(2)物體在水平面上滑行的距離.(不計(jì)斜面與平面交接處的動(dòng)能損失),,,三、動(dòng)能定理在多物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的應(yīng)用 【典例3】質(zhì)量均為m的物體A和B分別系在一根不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩兩端,繩子跨過(guò)固定在傾角為30的斜面頂端的定滑輪上,斜面固定在水平地面上,開(kāi)始時(shí)把物體B拉到斜面底端,這時(shí)物體A離地面的高度為0.8 m,如圖所示.若摩擦力均不計(jì),從靜止開(kāi)始放手讓它們運(yùn)動(dòng).(斜面足夠長(zhǎng),g取10 m/s2)求:,,(1)物體A著地時(shí)的速度大小;,

9、思路探究 (1)A,B兩個(gè)物體的速度相同嗎? 答案:大小相等,方向不同.兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)都沿著繩的方向,所以大小相等.,答案:(1)2 m/s,,(2)物體B能沿斜面滑行的最大距離是多少?,思路探究 (2)繩對(duì)A,B兩個(gè)物體做功嗎? 答案:做功,對(duì)A做負(fù)功,對(duì)B做正功.但對(duì)A,B組成的系統(tǒng)做功之和為零.,答案:(2)1.2 m,(教師備用) 例3-1:如圖所示,在光滑的水平面上,有一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木塊以一定的初速度向右勻速運(yùn)動(dòng),將質(zhì)量為m的小鐵塊無(wú)初速度地輕放到長(zhǎng)木塊右端,小鐵塊與長(zhǎng)木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,當(dāng)小鐵塊在長(zhǎng)木塊上相對(duì)長(zhǎng)木塊滑動(dòng)L時(shí)與長(zhǎng)木塊保持相對(duì)靜止,此時(shí)長(zhǎng)木塊對(duì)地的位移為l,求這個(gè)過(guò)程

10、中 (1)小鐵塊增加的動(dòng)能;,,,,,解析:畫(huà)出這一過(guò)程兩物體位移示意圖,如圖所示.已知長(zhǎng)木塊的初速度為v0,設(shè)相對(duì)靜止的共同速度為v. (1)根據(jù)動(dòng)能定理有mg(l-L)= mv2-0 即摩擦力對(duì)小鐵塊做的正功等于小鐵塊動(dòng)能的增加量為mg(l-L).,答案:見(jiàn)解析,,,答案:見(jiàn)解析,(2)長(zhǎng)木塊減少的動(dòng)能; (3)系統(tǒng)動(dòng)能的減少量.,測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果演練當(dāng)堂技法,1.下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受合力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系正確的是( ) A.如果物體所受合力為0,則合力對(duì)物體做的功一定為0 B.如果合力對(duì)物體所做的功為0,則合力一定為0 C.物體在合力作用下做變速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一定發(fā)生變化 D.物體的動(dòng)能不變

11、,所受合力一定為0,,A,解析:由功的定義可知,選項(xiàng)A正確.如果合力做的功為0,合力不一定為0,例如物體的合力和運(yùn)動(dòng)方向垂直而不做功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.物體做變速運(yùn)動(dòng)可能是速度方向變化而速度大小不變,所以做變速運(yùn)動(dòng)的物體,動(dòng)能可能不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.物體動(dòng)能不變,只能說(shuō)合力不做功,但合力不一定為0,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,2.某消防員從一平臺(tái)上跳下,下落2 m后雙腳觸地,接著他用雙腿彎曲的方法緩沖,使自身重心又下降了0.5 m,在著地過(guò)程中地面對(duì)他雙腿的平均作用力是其自身重力的( ) A.2倍 B.5倍 C.8倍 D.10倍,B,,解析:設(shè)地面對(duì)雙腿的平均作用力為F,對(duì)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得mg(h+ h)-Fh

12、=0,F= mg=5mg,故選項(xiàng)B正確.,,3.(多選)在平直公路上,汽車(chē)由靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度達(dá)到vmax后,立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直至停止,v-t圖象如圖所示,設(shè)汽車(chē)的牽引力為F,受到的摩擦力為f,全程中牽引力做功為W1,克服摩擦力做功為W2,則( ) A.Ff=13B.W1W2=11 C.Ff=41D.W1W2=13,BC,,解析:對(duì)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程,由動(dòng)能定理得W1-W2=Ek=0,所以W1=W2,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;由圖象知s1s2=14.由動(dòng)能定理得Fs1-fs2=0,所以Ff=41,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確.,4.甲、乙兩輛汽車(chē)的質(zhì)量之比m1m2=21,它們剎車(chē)時(shí)的初動(dòng)能相同,若它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則它們滑行的距離之比s1s2等于( ) A.11B.12 C.14D.41,,解析:對(duì)兩輛汽車(chē)由動(dòng)能定理得-m1gs1=0-Ek,-m2gs2=0-Ek,s1s2= m2m1=12,B正確.,B,謝謝觀賞！,