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 章末總結(jié) 內(nèi)容索引 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 重點(diǎn)知識探究 知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 Ek 增量 力 位移 重點(diǎn)知識探究 一 功和功率的計(jì)算 1 功的計(jì)算方法 1 利用W Fscos 求功 此時(shí)F是恒力 2 利用動能定理或功能關(guān)系求功 3 利用W Pt求功 2 功率的計(jì)算方法 1 P 此式是功率的定義式 適用于任何情況下功率的計(jì)算 但常用于求解某段時(shí)間內(nèi)的平均功率 2 P Fvcos 此式一般計(jì)算瞬時(shí)功率 但當(dāng)速度為平均速度時(shí) 功率為平均功率 例1質(zhì)量為m 20kg的物體 在大小恒定的水平外力F的作用下 沿水平面做直線運(yùn)動 0 2s內(nèi)F與運(yùn)動方向相反 2 4s內(nèi)F與運(yùn)動方向相同 物體的v t圖像如圖1所示 g取10m s2 則A 拉力F的大小為100NB 物體在4s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為120WC 4s內(nèi)拉力所做的功為480JD 4s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320J 圖1 答案 解析 物體在4s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為P Fv 60 2W 120W 故B正確 針對訓(xùn)練1如圖2所示 兩個(gè)完全相同的小球A B 在同一高度處以相同大小的初速度v0分別水平拋出和豎直向上拋出 不計(jì)空氣阻力 則A 兩小球落地時(shí)速度相同B 兩小球落地時(shí)重力的功率相等C 從開始運(yùn)動至落地 重力對兩小球做功相同D 從開始運(yùn)動至落地 重力對兩小球做功的平均功率相等 答案 解析 圖2 解析由機(jī)械能守恒定律可得兩球落地時(shí)速度大小相等 但落地時(shí)的速度方向不相同 故速度不相同 A項(xiàng)錯(cuò)誤 重力在落地時(shí)的瞬時(shí)功率P mgvcos 為重力與速度方向的夾角 由于 不相等 故兩小球落地時(shí)重力的功率不相等 B項(xiàng)錯(cuò)誤 重力做功取決于下降的高度h 從開始運(yùn)動至落地h相等 故重力對兩小球做功相同 C項(xiàng)正確 重力做功的平均功率P 兩球運(yùn)動的時(shí)間不相等 故重力對兩小球做功的平均功率不相等 D項(xiàng)錯(cuò)誤 針對訓(xùn)練2 多選 如圖3所示 一質(zhì)量為1 2kg的物體從傾角為30 長度為10m的光滑斜面頂端由靜止開始下滑 g 10m s2 則A 物體滑到斜面底端時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是60WB 物體滑到斜面底端時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是120WC 整個(gè)過程中重力做功的平均功率是30WD 整個(gè)過程中重力做功的平均功率是60W 答案 解析 圖3 物體下滑時(shí)做勻加速直線運(yùn)動 其受力情況如圖所示 二 對動能定理的理解及在多過程問題中的應(yīng)用 動能定理一般應(yīng)用于單個(gè)物體 研究過程可以是直線運(yùn)動 也可以是曲線運(yùn)動 既適用于恒力做功 也適用于變力做功 既適用于各個(gè)力同時(shí)作用在物體上 也適用于不同的力分階段作用在物體上 凡涉及力對物體做功過程中動能的變化問題幾乎都可以使用 但使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 明確研究對象和研究過程 確定初 末狀態(tài)的速度情況 2 對物體進(jìn)行正確的受力分析 包括重力 彈力等 弄清各力做功大小及功的正 負(fù)情況 3 有些力在運(yùn)動過程中不是始終存在 物體運(yùn)動狀態(tài) 受力等情況均發(fā)生變化 則在考慮外力做功時(shí) 必須根據(jù)不同情況分別對待 正確表示出總功 4 若物體運(yùn)動過程中包含幾個(gè)不同的子過程 解題時(shí) 可以分段考慮 也可視為一個(gè)整體過程考慮 列出動能定理方程求解 例2一列火車由機(jī)車牽引沿水平軌道行駛 經(jīng)過時(shí)間t 其速度由0增大到v 已知列車總質(zhì)量為M 機(jī)車功率P保持不變 列車所受阻力f為恒力 求這段時(shí)間內(nèi)列車通過的路程 答案 解析 解析以列車為研究對象 列車水平方向受牽引力和阻力 設(shè)列車通過的路程為x 針對訓(xùn)練3如圖4所示 光滑斜面AB的傾角 53 BC為水平面 BC長度lBC 1 1m CD為光滑的圓弧 半徑R 0 6m 一個(gè)質(zhì)量m 2kg的物體 從斜面上A點(diǎn)由靜止開始下滑 物體與水平面BC間的動摩擦因數(shù) 0 2 軌道在B C兩點(diǎn)光滑連接 當(dāng)物體到達(dá)D點(diǎn)時(shí) 繼續(xù)豎直向上運(yùn)動 最高點(diǎn)距離D點(diǎn)的高度h 0 2m sin53 0 8 cos53 0 6 g取10m s2 求 1 物體運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC 答案4m s 圖4 解析物體由C點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn) 代入數(shù)據(jù)解得 vC 4m s 答案 解析 2 A點(diǎn)距離水平面的高度H 答案1 02m 解析物體由A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn) 代入數(shù)據(jù)解得 H 1 02m 答案 解析 3 物體最終停止的位置到C點(diǎn)的距離x 答案0 4m 解析從物體開始下滑到停下 根據(jù)動能定理得 mgH mgx1 0代入數(shù)據(jù) 解得x1 5 1m由于x1 4lBC 0 7m所以 物體最終停止的位置到C點(diǎn)的距離為 x 0 4m 答案 解析 例3滑板運(yùn)動是極限運(yùn)動的鼻祖 許多極限運(yùn)動項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來 如圖5是滑板運(yùn)動的軌道 BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道 BC段的圓心為O點(diǎn) 圓心角為60 半徑OC與水平軌道CD垂直 水平軌道CD段粗糙且長8m 某運(yùn)動員從軌道上的A點(diǎn)以3m s的速度水平滑出 在B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧形軌道BC 經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道 到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零 然后返回 已知運(yùn)動員和滑板的總質(zhì)量為60kg B E兩點(diǎn)到水平軌道CD的豎直高度分別為h和H 且h 2m H 2 8m g取10m s2 求 1 運(yùn)動員從A點(diǎn)運(yùn)動到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB 答案6m s 答案 解析 圖5 解得 vB 6m s 2 軌道CD段的動摩擦因數(shù) 答案0 125 解析從B點(diǎn)到E點(diǎn) 代入數(shù)據(jù)可得 0 125 答案 解析 3 通過計(jì)算說明 第一次返回時(shí) 運(yùn)動員能否回到B點(diǎn) 如能 請求出回到B點(diǎn)時(shí)速度的大小 如不能 則最后停在何處 答案不能回到B處 最后停在D點(diǎn)左側(cè)6 4m處或C點(diǎn)右側(cè)1 6m處 答案 解析 解析設(shè)運(yùn)動員能到達(dá)左側(cè)的最大高度為h 從B到第一次返回左側(cè)最高處 解得h 1 8m h 2m所以第一次返回時(shí) 運(yùn)動員不能回到B點(diǎn)設(shè)運(yùn)動員從B點(diǎn)運(yùn)動到停止 在CD段的總路程為x 解得 x 30 4m因?yàn)閤 3xCD 6 4m 所以運(yùn)動員最后停在D點(diǎn)左側(cè)6 4m處或C點(diǎn)右側(cè)1 6m處 三 動能定理與平拋運(yùn)動 圓周運(yùn)動的結(jié)合 動能定理常與平拋運(yùn)動 圓周運(yùn)動相結(jié)合 解決這類問題要特別注意 1 與平拋運(yùn)動相結(jié)合時(shí) 要注意應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解的方法 如分解位移或分解速度求平拋運(yùn)動的有關(guān)物理量 2 與豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動相結(jié)合時(shí) 應(yīng)特別注意隱藏的臨界條件 有支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動 物體能通過最高點(diǎn)的臨界條件為vmin 0 沒有支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動 物體能通過最高點(diǎn)的臨界條件為vmin 例4如圖6所示 一可以看成質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m 2kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飛出后 恰好從A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧軌道 其中B為軌道的最低點(diǎn) C為最高點(diǎn)且與水平桌面等高 圓弧AB對應(yīng)的圓心角 53 軌道半徑R 0 5m 已知sin53 0 8 cos53 0 6 不計(jì)空氣阻力 g取10m s2 1 求小球的初速度v0的大小 答案3m s 答案 解析 圖6 小球由桌面到A點(diǎn)的過程中 由動能定理得 由 得 v0 3m s 2 若小球恰好能通過最高點(diǎn)C 求在圓弧軌道上摩擦力對小球做的功 答案 4J 代入數(shù)據(jù)解得Wf 4J 答案 解析 針對訓(xùn)練4如圖7所示 在某電視臺的 沖關(guān)大挑戰(zhàn) 節(jié)目中 參賽選手沿固定的傾斜滑道AB下滑 通過光滑圓弧軌道BC后從C點(diǎn)飛出 落到水池中的水平浮臺DE上才可以進(jìn)入下一關(guān) 某次比賽中 選手從A點(diǎn)由靜止開始下滑 恰好落在浮臺左端點(diǎn)D 已知滑道AB與圓弧BC在B點(diǎn)相切 C點(diǎn)切線水平 AB長L 5m 圓弧半徑R 2m BOC 37 C點(diǎn)距浮臺面的豎直高度h 2 45m 水平距離L1 2 8m 浮臺寬L2 2 1m 選手質(zhì)量m 50kg 不計(jì)空氣阻力 求 1 選手運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)的速度大小 答案見解析 圖7 答案 解析 解析選手從C點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動 所以 L1 vCt代入數(shù)據(jù)得 vC 4m s 2 在圓弧C點(diǎn) 選手對軌道壓力大小 答案見解析 解析設(shè)在C點(diǎn)選手受到的支持力大小為N 代入數(shù)據(jù)得 N 900N根據(jù)牛頓第三定律 在C點(diǎn) 選手對軌道的壓力大小為900N 答案 解析 3 若要進(jìn)入下一關(guān) 選手在A點(diǎn)沿滑道下滑的初速度最大是多少 sin37 0 6 cos37 0 8 答案見解析 解析由功能關(guān)系 選手從A運(yùn)動到C過程中 滿足 若要進(jìn)入下一關(guān) 選手最遠(yuǎn)運(yùn)動到E點(diǎn) 設(shè)此時(shí)選手運(yùn)動到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為vC 根據(jù)題目條件得 vC 7m s設(shè)最大初速度為vm 根據(jù)功能關(guān)系得 答案 解析