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1、咼考總復(fù)習(xí)第五章_第2講動(dòng)能定理及其應(yīng)用課前雙基落實(shí)教材回歸溫故知新機(jī)械能人教物勢(shì)基礎(chǔ)知識(shí)填一填知識(shí)點(diǎn)1動(dòng)能1.定義:物體由于而具有的能.2.公式:Ek=3.物理意義:動(dòng)能是狀態(tài)量,是(選填“矢量”或“標(biāo)量”),只有正值,動(dòng)能與速度方向 4. 單位:,1 J=lN-m=lkg-m2/s2.5動(dòng)能的相對(duì)性:由于速度具有 相對(duì)性.,所以動(dòng)能也具有6動(dòng)能的變化:物體與之差,即AEk=|知識(shí)點(diǎn)2動(dòng)能定理內(nèi)容:合外力對(duì)物體所做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程中2表達(dá)式心(2)W=W=(3)力可以是各種性質(zhì)的力,既可以同時(shí)作用,也可以3.物理意義:的功是物體動(dòng)能變化的量度.4適用范圍廣泛(1)動(dòng)能定理既適用于直線
2、運(yùn)動(dòng),也適用于(2)既適用于恒力做功,也適用于思維診斷判斷正誤,正確的劃,錯(cuò)誤的劃“X”(1)一定質(zhì)量的物體動(dòng)能變化時(shí),速度一定變化,但速度變化時(shí),動(dòng)能不一定變化.()(2)動(dòng)能不變的物體一定處于平衡狀態(tài)()(可如果物體所受的合外力為零,那么合外力對(duì)物體做功一定為零()(4)物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能一定變化.()(5)物體的動(dòng)能不變,所受的合外力必定為零.()做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體,動(dòng)能與時(shí)間的二次方成正比.()教材挖掘做一做1. (人教版必修2 P74第1題改編)改變汽車(chē)的質(zhì)量和速度,都能使汽車(chē)的動(dòng)能發(fā)生變化,則下列說(shuō)法正確的是()A.質(zhì)量不變,速度增大到原來(lái)的2倍,動(dòng)能增大為原來(lái)
3、的2倍B.速度不變,質(zhì)量增大到原來(lái)的2倍,動(dòng)能增大為原來(lái)的4倍C.質(zhì)量減半,速度增大到原來(lái)的4倍,動(dòng)能增大為原來(lái)的2倍D.速度減半,質(zhì)量增大到原來(lái)的4倍,動(dòng)能不變答案:D2. (人教版必修2 P75第4題改編)民用航空客機(jī)的緊急出口打開(kāi)時(shí),會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊構(gòu)成的斜面,模型簡(jiǎn)化如圖所示.光滑斜面的豎直高度AB=3.2m,斜面長(zhǎng)AC=40m,斜面與水平地面CD段間由一段小圓弧平滑連接.當(dāng)物體由靜止開(kāi)始滑下,其與地面 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s人滑到斜面底端C時(shí)的速度大??; 人離開(kāi)C點(diǎn)后還要在地面上滑行多遠(yuǎn)才能停下?.D解析:在AC過(guò)程中由動(dòng)能定理得mgh=mvc解得
4、 c=8 m/s.(2)設(shè)人在CD水平面上滑行的距離為s在4D過(guò)程中由動(dòng)能定理得mgh fimgs=0解得s=6A m.答案:(1)8 m/s (2)6.4 m考點(diǎn)一 對(duì)動(dòng)能定理的理解及簡(jiǎn)單應(yīng)用考點(diǎn)解讀1.做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,動(dòng)能定理表達(dá)式中的的意義是一種因果關(guān)系在數(shù)值上相等的符號(hào)2動(dòng)能定理敘述中所說(shuō)的“外力”,既可以是重力、彈力、摩擦力,也可以是電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力或其他力.3. 動(dòng)能定理中涉及的物理量有F、人加、W. Ek等,在處理含有上述物理量的問(wèn)題時(shí),優(yōu)先考慮使用動(dòng)能定理.4. 若過(guò)程包含了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的分過(guò)程,既可以分段考慮,也可以整個(gè)過(guò)程考慮.典例賞析典例1 (2017-全
5、國(guó)卷II)為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力,教練 員在冰面上與起跑線相距So和S1G1VS0)處分別放置一個(gè)擋板和一面 小旗,如圖所示.訓(xùn)練時(shí),讓運(yùn)動(dòng)員和冰球都位于起跑線上,教練員將冰球以速度擊出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑 向擋板;冰球被擊出的同時(shí),運(yùn)動(dòng)員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向 小旗.訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時(shí),運(yùn)動(dòng)員至少到達(dá)小旗處.假定 運(yùn)動(dòng)員在滑行過(guò)程中做勻加速運(yùn)動(dòng),冰球到達(dá)擋板時(shí)的速度為01重 力加速度大小為g求:擋板小旗51I起跑線W* 運(yùn)動(dòng)員(1)冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù);滿(mǎn)足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員的最小加速度.解析設(shè)冰球的質(zhì)量為弘冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為“,由動(dòng)能定理得卩m
6、g=務(wù)of如卅解得“=卅一詬2gs(2)冰球到達(dá)擋板時(shí),滿(mǎn)足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員中,剛好到達(dá)小旗31!處的運(yùn)動(dòng)員的加速度最小,設(shè)這種情況下,冰球和運(yùn)動(dòng)員的加速度 大小分別為如和所用的時(shí)間為由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得0 1 = 2150 %。1=如/聯(lián)立式得匪(。1 +。0)22=242gso答案卞-(2) _2歹方法技巧用好動(dòng)能定理的“5個(gè)”突破突破研究對(duì)象的選取動(dòng)能定理適用于單個(gè)物體,當(dāng)題目中出現(xiàn)多個(gè)物體時(shí)可分別將 單個(gè)物體取為研究對(duì)象,應(yīng)用動(dòng)能定理.突破研究過(guò)程的選取 應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí),選取不同的研究過(guò)程列岀的方程是不相同的.因?yàn)閯?dòng)能定理是個(gè)過(guò)程式,選取合適的過(guò)程往往可以大大簡(jiǎn)化 運(yùn)算.突破受力分析運(yùn)用動(dòng)能
7、定理時(shí),必須分析清楚物體在過(guò)程中的全部受力情況, 找出哪些力不做功,哪些力做功,做多少功.從而確定出外力的總 功,這是解題的關(guān)鍵.突破位移的計(jì)算應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí),要注意有的力做功與路程無(wú)關(guān),只與位移有 關(guān),有的力做功卻與路程有關(guān).突破初、末狀態(tài)的確定動(dòng)能定理的計(jì)算式為標(biāo)量式,0為相對(duì)同一參考系的速度,所以確定初、末狀態(tài)動(dòng)能時(shí),必須相對(duì)于同一參考系而言.題組鞏固1. (2018詮國(guó)卷II)如圖,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開(kāi)始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度.木箱獲得的動(dòng)能一定A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功解析:A 由動(dòng)能定理可知W
8、拉一Wf=Ek-O,因此,EkVW拉, 故A正確,B錯(cuò)誤;鳳可能大于、等于或小于Wf,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤2. (2019-運(yùn)城模擬)如圖所示,將一光滑圓軌道固定豎直放置, 其中A點(diǎn)為圓軌道的最低點(diǎn),B點(diǎn)為圓水平直徑與圓弧的交點(diǎn).-個(gè)質(zhì)量為加的物體靜置于A點(diǎn),現(xiàn)用始終沿軌道切線方向、大小不 變的外力F作用于物體上,使其沿圓軌道到達(dá)B點(diǎn),隨即撤去外力F,要使物體能在豎直圓軌道內(nèi)維持圓周運(yùn)動(dòng),外力F至少為()n解析:D 物體由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程,由動(dòng)能定理可得FRmg2R=mv2 0,物體剛好經(jīng)過(guò)最高點(diǎn),在最高點(diǎn)對(duì)物體 由牛頓第二定律得mg=nrf聯(lián)立以上兩式解得F=,因此外力F至少為警,故D正確,
9、A、B、C錯(cuò)誤.3.物體在水平面上從兀軸坐標(biāo)原點(diǎn)O以=20 m/s的初速度沿 兀軸正方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng),由兀i=20 m處滑上一個(gè)傾角為45。的斜面,又滑了下來(lái),物體每次經(jīng)過(guò)斜面底端時(shí)都不損失機(jī)械能已知?jiǎng)幽Σ?因數(shù)均為“=050, g取10 m/s?求:物體停止運(yùn)動(dòng)時(shí)位置的坐標(biāo).(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析:沿斜面上滑位移為乙時(shí)速度減到零,由動(dòng)能定理得: -ftmgX1 -fimgcQs 45L-mgLsin 45=0-|/wr$解得 Lsin 45 =(1 +“)g下滑后停在坐標(biāo)兀2處,由動(dòng)能定理得:mgLsin 45jumgLcos 45fimg(xi xi)=0 解得 X2=xxLsin
10、45 = 13.3 m.答案:13.3 m考點(diǎn)二 動(dòng)能定理在多過(guò)程中的應(yīng)用考點(diǎn)解讀1. 由于多過(guò)程問(wèn)題的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜,從動(dòng)力學(xué)的角度分析多過(guò)程問(wèn)題往往比較復(fù)雜,但是,用動(dòng)能定理分析問(wèn)題, 是從總體上把握其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化,并不需要從細(xì)節(jié)上了解.因此, 動(dòng)能定理的優(yōu)越性就明顯地表現(xiàn)出來(lái)了,分析力的作用是看力做的 功,也只需把所有的力做的功累加起來(lái)即可.2. 運(yùn)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題時(shí),有兩種思路:一種是全過(guò)程列式,另一種是分段列式.3. 全過(guò)程列式時(shí),涉及重力、彈簧彈力、大小恒定的阻力或摩擦力做功時(shí),要注意運(yùn)用它們的功能特點(diǎn).(1) 重力的功取決于物體的初、末位置,與路徑無(wú)關(guān).(2) 大
11、小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小與路程的乘積.(3)彈簧彈力做功與路徑無(wú)關(guān).典例賞析典例2 (2018-全國(guó)卷III)如圖,在豎直平面內(nèi),一半徑為的光滑圓弧軌道ABC和水平軌道Pi在A點(diǎn)相切,BC為圓弧軌道的直徑,O為心,OA和OB之間的夾角為血3sin久=一質(zhì)量為加的小球沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道通過(guò)C點(diǎn),落至水 平軌道;在整個(gè)過(guò)程中,除受到重力及軌道作用力外,小球還一直 受到一水平恒力的作用已知小球在C點(diǎn)所受合力的方向指向圓心, 且此時(shí)小球?qū)壍赖膲毫η『脼榱阒亓铀俣却笮間求:水平恒力的大小和小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度的大小;(2)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)量的大小;(3) 小球從C點(diǎn)落至
12、水平軌道所用的時(shí)間.力的合成法4審題指導(dǎo)(1)研究對(duì)象:小球(2)過(guò)程分析動(dòng)能定理 動(dòng)量p=血為豎直方向的分運(yùn)動(dòng)落地點(diǎn)“為勻加速運(yùn)動(dòng),由運(yùn)、動(dòng)學(xué)公式求解時(shí)間方解析設(shè)水平恒力的大小為Fo,小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)所受合力 的大小為F由力的合成法則有mg=tan aF2=(mg)2+F?設(shè)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小為由牛頓第二定律得由式和題給數(shù)據(jù)得響設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)的速度大小為5 作CD丄皿,交皿于D 點(diǎn),由幾何關(guān)系得DA =Rsin aCD=l?(l+cos a)由動(dòng)能定理有1 2 1mg9CDFDA=mv nv由式和題給數(shù)據(jù)得,小球在A點(diǎn)的動(dòng)量大小為(3)小球離開(kāi)C點(diǎn)后在豎直方向上做初速度不為零的勻加速運(yùn)動(dòng)
13、,加速度大小為g設(shè)小球在豎直方向的初速度為。丄,從C點(diǎn)落至水平軌道上所用時(shí)間為(由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有。丄/+務(wù)尸=C)0丄=vsin a由式和題給數(shù)據(jù)得答案:沁律(2嚴(yán)警技巧點(diǎn)撥利用動(dòng)能定理求解多過(guò)程問(wèn)題的基本思路1.弄清物體的運(yùn)動(dòng)由哪些過(guò)程組成.2分析每個(gè)過(guò)程中物體的受力情況.3.各個(gè)力做功有何特點(diǎn),對(duì)動(dòng)能的變化有無(wú)影響.4. 從總體上把握全過(guò)程,表達(dá)出總功,找出初、末狀態(tài)的動(dòng)能.5. 對(duì)所研究的全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理列方程.題組鞏固1.(2019-山東濰坊)如圖所示,半徑為7?的光滑半圓軌道ABC與傾角為0=37啲粗糙斜面軌道DC相切于C點(diǎn),半圓軌道的直徑AC111與斜面垂直,質(zhì)量為加的小球從A點(diǎn)左
14、上方距A點(diǎn)高為方的斜面上 方P點(diǎn)以某一速度%水平拋出,剛好與半圓軌道的A點(diǎn)相切進(jìn)入半點(diǎn).已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,取sin 37=0.6, cos 37=0.8,不計(jì)空氣阻力,求:(1) 小球被拋出時(shí)的速度;(2)小球從C到D過(guò)程中摩擦力做的功Wf.解析:小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí),速度與水平方向的夾角為伏如圖所示,則有舟Vytan 09豎直方向上有vj=2gh9聯(lián)立以上兩式,得小球從P經(jīng)4、B、C至D全過(guò)程,重力做功為零,彈力都不做功,只有摩擦力做功,就全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理 弘=0如必 解得Wf= -罟tngh答案:釘頑(2)-罟zng方2(2019銀川模擬)如圖所示,一質(zhì)量m=0.4 kg的滑塊(可視為
15、質(zhì)點(diǎn))靜止于動(dòng)摩擦因數(shù)“=01的水平軌道上的A點(diǎn)現(xiàn)對(duì)滑塊施加 一水平外力,使其向右運(yùn)動(dòng),外力的功率恒為P=10.0W.經(jīng)過(guò)一段 時(shí)間后撤去外力,滑塊繼續(xù)滑行至B點(diǎn)后水平飛出,恰好在C點(diǎn)以5m/s的速度沿切線方向進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道,軌道的最低點(diǎn)D處裝有壓力傳感器.已知軌道AB的長(zhǎng)度=2.0 m,半徑OC和豎直方向的夾角=37,圓形軌道的半徑/?=0.5m.(空 氣阻力可忽略,重力加速度g取10 m/s2, sin 37。=06 cos 37=0.8), 求:(1)滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)壓力傳感器的示數(shù)(2) 水平外力作用在滑塊上的時(shí)間t.解析:滑塊由c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程,由動(dòng)能定理得
16、:加g/?(l1 2 1 2cos 37)=mvDmVc解得:0=3書(shū)m/s在D點(diǎn),對(duì)滑塊由牛頓第二定律得:F mg=mVpR解得:Fn=25.6N根據(jù)牛頓第三定律得滑塊對(duì)軌道的壓力F =Fn=256N,方向豎直向下.lil(2)滑塊離開(kāi)B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),恰好在c點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入 弧形軌道,由幾何關(guān)系可知,滑塊運(yùn)動(dòng)在b點(diǎn)的速度為37 =4 m/s滑塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程,由動(dòng)能定理得:解得:r=04s.答案:(1)25.6 N (2)0.4 s3. (2019郴州模擬)如圖甲所示是高速公路出口的匝道,車(chē)輛為 了防止在轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)側(cè)滑的危險(xiǎn),必須在匝道的直道上提前減速現(xiàn) 繪制水平面簡(jiǎn)化圖如圖乙所
17、示,一輛質(zhì)量加=2 000 kg的汽車(chē)原來(lái)在 水平直道上做勻速直線運(yùn)動(dòng),行駛速度00=108 km/h,恒定阻力幵 = 1 000 N現(xiàn)將汽車(chē)的減速運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為兩種方式:方式一為“小踩剎車(chē)減速”,司機(jī)松開(kāi)油門(mén)使汽車(chē)失去牽引力,在水平方向上僅受勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的恒定阻力作用;方式二為“剎車(chē)減速”,汽車(chē)做勻減 速直線運(yùn)動(dòng)的加速度4=6 m/s2.(1) 求汽車(chē)原來(lái)勻速直線行駛時(shí)的功率.(2) 司機(jī)在離彎道口 0距離為勺的地方開(kāi)始減速,全程采取“小 踩剎車(chē)減速”,汽車(chē)恰好能以15 m/s的安全速度進(jìn)入彎道,求出汽 車(chē)在上述減速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中克服阻力做功的大小以及距離X!的 大小.(3) 在離彎道口 Q距離
18、為125 m的P位置,司機(jī)先釆取“小踩剎 車(chē)減速”滑行一段距離勺后,立即采取“剎車(chē)減速”,汽車(chē)仍能恰好以15 m/s的安全速度進(jìn)入彎道,求兀2的大小.解析:汽車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)的速度為:=108 km/h=30 m/s 因?yàn)槠?chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以牽引力為:F=F 汽車(chē)的功率為:P=Fvq故 P=FfCo=3O kW(2)全程采取“小踩剎車(chē)減速”時(shí),由動(dòng)能定理得:1 2 1 2Wf=解得克服阻力做功為:Wf=6.75X105JX: Wf=FfXi解得:X!=675 m從P到0的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得:FfX2 (3)75 m解得:X2=75 m.答案:(1)30 kW (2)6.75 X105 J 67
19、5 m考點(diǎn)三動(dòng)能定理中的圖象問(wèn)題考點(diǎn)解讀1.解決動(dòng)能定理與圖象問(wèn)題的基本步驟2.Ui類(lèi)圖象所冃“面積”的意義典例賞析典例3 (2017-江蘇卷)一小物塊沿斜面向上滑動(dòng),然后滑回到原處.物塊初動(dòng)能為加與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,則該過(guò)程中,物塊的動(dòng)能區(qū)與位移兀關(guān)系的圖線是()ABCD解析c 設(shè)物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為如物塊的質(zhì)量為m9則物塊在上滑過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理有一(加gsin ”+“/wgcos 0)x =EkEM9即Ek=EkoOgsin 0+“mgcos物塊沿斜面下滑的過(guò)程中有(加gsin 一“加geos 0)(x()x)=Ekf ,由此可以判斷C項(xiàng)正確母題探究母題探究1動(dòng)能定理與F-x
20、圖象結(jié)合問(wèn)題典例3探究2.動(dòng)能定理與Pt圖象結(jié)合問(wèn)題探究3.動(dòng)能定理與v-t圖象結(jié)合問(wèn)題探究1動(dòng)能定理與F-x象結(jié)合問(wèn)題(2019臨沂模擬)(多選)水平面上質(zhì)量為m=6kg的物體,在大小為12 N的水平拉力F的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),從兀=2.5 m位置處拉力F逐漸減小,力F隨位移x變化規(guī)律如圖所示,當(dāng)x=7m時(shí) 拉力減為零,物體也恰好停下,g取10 m/s2,下列結(jié)論正確的是()A物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為02B. 合外力對(duì)物體所做的功為一27JC. 物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為3 m/sD. 物體在減速階段所受合外力的沖量為12 Ns解析:ABC 物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),由平衡條件得Ff=F=12N,
21、=爲(wèi)=0.2,故A正確;圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積”表 示拉力做的功,則由圖象可知WF= 12X2.5 j+|x(7-2.5)X12 J= 57 J,滑動(dòng)摩擦力做的功為 Wf= -fimgx= -0.2X6X10X7 J=-84J,所以合外力做的功為卬合=84J+57J=27J,故B正確;由由動(dòng)量定動(dòng)能定理得W合=0|加於,解得=3 m/s,故C正確;理得 /=0-/wro = -6X3 N-s = -18 N-s,故 D 錯(cuò)誤.探究2動(dòng)能定理與PT圖象結(jié)合問(wèn)題(2019南平模擬)(多選)放在粗糙水平地面上質(zhì)量為0.8 kg的物體受到水平拉力的作用,在06 s內(nèi)其速度與時(shí)間的關(guān)系圖象和該拉力的功率
22、與時(shí)間的關(guān)系圖象分別如圖所示.下列說(shuō)法中正確的是A. 06 s內(nèi)拉力做的功為140 JB. 物體在02 s內(nèi)所受的拉力為4 NC. 物體與粗糙水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5D. 合外力在06 s內(nèi)做的功與02 s內(nèi)做的功相等解析:AD由于P-t圖象與t軸圍成的“面積”表示拉力所做的功,所以06 s內(nèi)拉力做的功為W=|X2X6OJ+4X2OJ=14OJ,故A正確;由水平拉力的功率P=Fv可得,在02 s內(nèi)拉力F =f=6N,26 s,拉力卩=寧=22 故B錯(cuò)誤;物體在水平面 上只受摩擦力和拉力,在26 s內(nèi)物體受力平衡可得F=umg=Ff ,F2 N解得=殛=08X10N=0-25,故C錯(cuò)誤;由圖
23、象可知,物體在2 s末的速度與6 s末的速度相等,由動(dòng)能定理卬合二厘可知, 06 s與02 s動(dòng)能的變化量相同,所以合外力在06 s內(nèi)做的功與02 s內(nèi)做的功相等,故D正確.探究3動(dòng)能定理與。一(圖象結(jié)合問(wèn)題(2019昆明模擬)低空跳傘是一種危險(xiǎn)性很高的極限運(yùn)動(dòng),通常從 高樓、懸崖、高塔等固定物上起跳,在極短時(shí)間內(nèi)必須打開(kāi)降落傘, 才能保證著地安全,某跳傘運(yùn)動(dòng)員從高H=100m的樓層起跳,自由 下落一段時(shí)間后打開(kāi)降落傘,最終以安全速度勻速落地.若降落傘 視為瞬間打開(kāi),得到運(yùn)動(dòng)員起跳后的速度隨時(shí)間/變化的圖象如圖 所示,已知運(yùn)動(dòng)員及降落傘裝備的總質(zhì)量m=60 kg,開(kāi)傘后所受阻力大小與速率成正比
24、,即Ff=kv, g取10 m/s2,求:打開(kāi)降落傘瞬間運(yùn)動(dòng)員的加速度(2)打開(kāi)降落傘后阻力所做的功.解析:勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),則有:mg=kv 解得:疋=120 N/(msT)打開(kāi)降落傘的瞬間,速度為:o = 18 H1/S由牛頓第二定律得:kvimg=ma 解得:a=26 m/s2方向豎直向上提升學(xué)科素養(yǎng)技法提練素養(yǎng)提升(2)根據(jù)圖線圍成的面積知,自由下落的位移為: xx=X2X18 m=18 m則打開(kāi)降落傘后的位移為:x2=HX! = 100 m18 m=82 m由動(dòng)能定理得:mgx1+Wi=mv1mv 代入數(shù)據(jù)解得:Wf=-58 170 J.答案:(1)26 m/s2,方向豎直向上 -58 1
25、70 J思想方法(九)用動(dòng)能定理巧解往復(fù)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題對(duì)于具有重復(fù)性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,由于動(dòng)能定理只涉及 物體的初末狀態(tài),而不計(jì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的細(xì)節(jié),所以用動(dòng)能 定理分析這類(lèi)問(wèn)題可使解題過(guò)程簡(jiǎn)化.1靈活選擇研究過(guò)程方法闡述求解多過(guò)程問(wèn)題既可分段考慮,也可全過(guò)程考慮,但要 優(yōu)先考慮全過(guò)程.2注意運(yùn)用做功特點(diǎn)(1) 重力的功取決于物體的初、末位置,與路徑無(wú)關(guān).(2) 大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力的大小與路程 的乘積.(3)求全過(guò)程的總功時(shí),注意有些力不是全過(guò)程一直作 用.典例賞析典例(2019江蘇泰州模擬)如圖所示,足夠長(zhǎng)的固定木板的傾角為37。,勁度系數(shù)為k=36 N/m的輕質(zhì)彈簧的一端固定在木板上的t
26、oP點(diǎn),圖中AP間距等于彈簧的自然長(zhǎng)度.現(xiàn)將質(zhì)量m = lkg的可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊放在木板上,在外力作用下將彈簧壓縮到某一位置B點(diǎn)后釋放.已知木板皿段光滑,A0段粗糙,物塊與木板間的動(dòng)摩3擦因數(shù)“=務(wù)物塊在B點(diǎn)釋放后向上運(yùn)動(dòng),第一次到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度 大小為0=33 m/s,取重力加速度g =10m/s2.(1) 求物塊第一次向下運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)的速度大小O;(2) 請(qǐng)說(shuō)出物塊最終的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并求出物塊在4點(diǎn)上方運(yùn)動(dòng)的 總路程S.審題指導(dǎo)(1)把握過(guò)程構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型過(guò)程物塊上滑勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程物塊下滑勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程物塊在S點(diǎn)下方往復(fù)運(yùn)動(dòng)(2)選好過(guò)程,列出方程 過(guò)程分別列出動(dòng)能定理方程. 對(duì)多次往復(fù)
27、后的全程列出動(dòng)能定理方程解析(1)設(shè)物塊從力點(diǎn)向上滑行的最大距離為久根據(jù)動(dòng)能定理,上滑過(guò)程有:一zsgsisin 37 Hmgseos 37 =0*也咗 下滑過(guò)程有:mgsrsin 37 umgseos 37 =牯說(shuō)_0聯(lián)立解得:Si = l 5乃=3 m/s物塊最終在A點(diǎn)下方做往復(fù)運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)為A根據(jù)動(dòng)能定理:umgscos 37代入數(shù)據(jù)解得:s=45 m.答案(1)3 m/s (2)物塊最終在A點(diǎn)下方做往復(fù)運(yùn)動(dòng)4.5 m技巧點(diǎn)撥1. 應(yīng)用動(dòng)能定理求解往復(fù)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí),要確定物體的初狀態(tài)和最終狀態(tài)2. 重力做功與物體運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān),可用WG=mgh直接求解.3. 滑動(dòng)摩擦力做功與物體運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān),可用冊(cè)=F聲求解,其中s為物體相對(duì)滑行的路程.題組鞏固1111.如圖所示,4B是傾角為0的粗糙直軌道,BCD是光滑的|弧軌道,AB恰好在B點(diǎn)與圓弧相切,圓弧的半徑為1?一個(gè)質(zhì)量為肌 的物體(可以看做質(zhì)點(diǎn))從直軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,結(jié)果它能在兩軌道間做往返運(yùn)動(dòng).已知P點(diǎn)與圓弧的圓心O等高,物體與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為“,求:(1) 物體做往返運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中在AB軌道上通過(guò)的總路程;(2) 最終當(dāng)物體通過(guò)圓弧軌道最低點(diǎn)E時(shí),對(duì)圓弧軌道的壓力;(3) 為使物體能順利到達(dá)圓弧軌道
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