魯科版必修2第2章 習(xí)題課三　動(dòng)能定理的應(yīng)用 課件（28張）.ppt

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 特別是曲線運(yùn)動(dòng) 變力做功問題便顯示出動(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 5m 此時(shí)物體的速度v 6m s 若物體的質(zhì)量m 1kg g 10m s2 求物體在下滑過程中克服阻力所做的功 思路探究 1 物體由a到b的過程中受幾個(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a b用動(dòng)能定理mgh wf mv2 0 代入數(shù)據(jù)解得wf 32j 故物體在下滑過程中克服阻力所做的功為32j 答案 32j 1 確定研究對(duì)象和研究過程 2 對(duì)物體準(zhǔn)確受力分析 3 分析物體所受的每個(gè)力的做功 過程量 特點(diǎn) 確定恒力做功的表達(dá)式 4 明確所選過程的兩個(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 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)能定理在多過程中的應(yīng)用在單物體的多過程運(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)過程合并為一個(gè)全過程來處理 所以在處理多過程問題時(shí)要多利用動(dòng)能定理 典例2 如圖所示 質(zhì)量m 1kg的木塊靜止在高h(yuǎn) 1 2m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 20n使木塊產(chǎn)生位移s1 3m時(shí)撤去 木塊又滑行s2 1m后飛出平臺(tái) 求木塊落地時(shí)速度的大小 g取10m s2 不計(jì)空氣阻力 思路探究 1 木塊的運(yùn)動(dòng)過程有哪幾部分構(gòu)成 答案 三部分構(gòu)成 在力f作用過程中的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 撤掉力f后的勻減速直線運(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 模擬全過程 2 對(duì)研究對(duì)象在各個(gè)單過程中進(jìn)行受力分析 3 寫出該過程中合外力做的功 或分別寫出各個(gè)力做的功 注意功的正負(fù) 如果研究過程中物體受力情況有變化 要分別寫出該力在各個(gè)階段做的功 4 寫出物體的初 末動(dòng)能 5 按照動(dòng)能定理列式求解 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在水平線上 其距離d 0 50m 盆邊緣的高度為h 0 30m 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)來回滑動(dòng) 最后停下來 則停下的位置到b的距離為 a 0 50mb 0 25mc 0 10md 0 d 解析 設(shè)小物塊在bc段來回滑行的總路程為s 由動(dòng)能定理可知 mgh mgs 0 得s 3 0m 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 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 8m 如圖所示 若摩擦力均不計(jì) 從靜止開始放手讓它們運(yùn)動(dòng) 斜面足夠長(zhǎng) g取10m s2 求 1 物體a著地時(shí)的速度大小 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 2m 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 2m 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)過程中 1 小鐵塊增加的動(dòng)能 解析 畫出這一過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 見解析 答案 見解析 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0b 如果合力對(duì)物體所做的功為0 則合力一定為0c 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 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2m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 5m 在著地過程中地面對(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)全過程應(yīng)用動(dòng)能定理得mg h h f h 0 f mg 5mg 故選項(xiàng)b正確 3 多選 在平直公路上 汽車由靜止開始做勻加速直線運(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 f f 1 3b w1 w2 1 1c f f 4 1d w1 w2 1 3 bc 解析 對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)的全過程 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s1 s2 1 4 由動(dòng)能定理得fs1 fs2 0 所