2017_2018學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機(jī)械功課件（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學(xué)年,高中物理,章動,變化,機(jī)械功,課件,打包,滬科版 第3章 3 3動能定理的應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 能靈活運(yùn)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(yùn)動以及多過程問題 3 熟悉應(yīng)用動能定理的步驟 領(lǐng)會應(yīng)用動能定理解題的優(yōu)越性 內(nèi)容索引 重點(diǎn)知識探究 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測 重點(diǎn)知識探究 一 研究汽車的制動距離 應(yīng)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(shí)間 因而往往比用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律更簡便 例1質(zhì)量為m的汽車正以速度v0運(yùn)動 司機(jī)踩下剎車閘 經(jīng)過位移s后汽車停止運(yùn)動 若阻力為f 則汽車的制動距離與汽車的初速度的關(guān)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(shù)和 對于多過程問題總功的計(jì)算必須用此方法 2 多個(gè)恒力同時(shí)作用下的勻變速運(yùn)動 W合 F合scos 2 合力做功與動能的變化的關(guān)系合力做功與動能的變化滿足動能定理 其表達(dá)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(zhì)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(shù) 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(gè)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(gè)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(fù)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(jì)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(shí)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(shí)因?yàn)椴簧婕白兞ψ饔玫倪^程分析 應(yīng)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(dāng)物體受到一個(gè)變力和幾個(gè)恒力作用時(shí) 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(zhì)量為m的小球自由下落d后 沿豎直面內(nèi)的固定軌道ABC運(yùn)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(diǎn) 小球恰能通過圓弧軌道的最高點(diǎn)C 重力加速度為g 求 1 小球運(yùn)動到B處時(shí)對軌道的壓力大小 根據(jù)牛頓第三定律 N N 5mg 圖2 答案5mg 答案 解析 2 小球在BC運(yùn)動過程中 摩擦力對小球做的功 答案 解析 針對訓(xùn)練如圖3所示 某人利用跨過定滑輪的輕繩拉質(zhì)量為10kg的物體 定滑輪的位置比A點(diǎn)高3m 若此人緩慢地將繩從A點(diǎn)拉到B點(diǎn) 且A B兩點(diǎn)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(jì)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(shè)繩的拉力對物體做的功為W 根據(jù)題意有h 3m 對全過程應(yīng)用動能定理W mg h 0 由 兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)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(gè)物體的運(yùn)動如果包含多個(gè)運(yùn)動階段 可以選擇分段或全程應(yīng)用動能定理 1 分段應(yīng)用動能定理時(shí) 將復(fù)雜的過程分割成一個(gè)個(gè)子過程 對每個(gè)子過程的做功情況和初 末動能進(jìn)行分析 然后針對每個(gè)子過程應(yīng)用動能定理列式 然后聯(lián)立求解 2 全程應(yīng)用動能定理時(shí) 分析整個(gè)過程中出現(xiàn)過的各力的做功情況 分析每個(gè)力做的功 確定整個(gè)過程中合外力做的總功 然后確定整個(gè)過程的初 末動能 針對整個(gè)過程利用動能定理列式求解 當(dāng)題目不涉及中間量時(shí) 選擇全程應(yīng)用動能定理更簡單 更方便 注意 當(dāng)物體運(yùn)動過程中涉及多個(gè)力做功時(shí) 各力對應(yīng)的位移可能不相同 計(jì)算各力做功時(shí) 應(yīng)注意各力對應(yīng)的位移 計(jì)算總功時(shí) 應(yīng)計(jì)算整個(gè)過程中出現(xiàn)過的各力做功的代數(shù)和 例4如圖4所示 右端連有一個(gè)光滑弧形槽的水平桌面AB長L 1 5m 一個(gè)質(zhì)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(yùn)動 木塊到達(dá)B端時(shí)撤去拉力F 木塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù) 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(shè)木塊沿弧形槽上升的最大高度為h 木塊在最高點(diǎn)時(shí)的速度為零 從木塊開始運(yùn)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(shè)木塊離開B點(diǎn)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(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測 1 用動能定理求變力的功 如圖5所示 質(zhì)量為m的物體與水平轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)為 物體與轉(zhuǎn)軸相距R 物體隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始轉(zhuǎn)動 當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某一值時(shí) 物體即將在轉(zhuǎn)臺上滑動 此時(shí)轉(zhuǎn)臺開始勻速轉(zhuǎn)動 設(shè)物體的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力 則在整個(gè)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(zhuǎn)臺上滑動但還未滑動時(shí) 轉(zhuǎn)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(yīng)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(shù)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(shè)物體滑到斜面底端時(shí)的速度為v 物體下滑階段N1 mgcos37 故f1 N1 mgcos37 設(shè)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(yīng)用 某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖7所示的玩具軌道 其中 2008 四個(gè)等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成 固定在豎直平面內(nèi) 所有數(shù)字均由圓或半圓組成 圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大得多 底端與水平地面相切 彈射裝置將一個(gè)小物體 可視為質(zhì)點(diǎn) 以va 5m s的水平初速度由a點(diǎn)彈出 從b點(diǎn)進(jìn)入軌道 依次經(jīng)過 8002 后從p點(diǎn)水平拋出 小物體與地面ab段間的動摩擦因數(shù) 0 3 不計(jì)其它機(jī)械能損失 已知ab段長L 1 5m 數(shù)字 0 的半徑R 0 2m 小物體質(zhì)量m 0 01kg g 10m s2 求 1 小物體從p點(diǎn)拋出后的水平射程 圖7 答案0 8m 1 2 3 答案 解析 解析設(shè)小物體運(yùn)動到p點(diǎn)時(shí)的速度大小為v 對小物體由a運(yùn)動到p過程應(yīng)用動能定理得 1 2 3 從p點(diǎn)拋出后做平拋運(yùn)動 由平拋運(yùn)動規(guī)律可得 s vt 聯(lián)立 式 代入數(shù)據(jù)解得 s 0 8m 2 小物體經(jīng)過數(shù)字 0 的最高點(diǎn)時(shí)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(shè)在數(shù)字 0 的最高點(diǎn)時(shí)管道對小物體的作用力大小為F 聯(lián)立 式 代入數(shù)據(jù)解得F 0 3N方向豎直向下