高一物理必修2第七章機械能守恒定律第7節(jié)動能和動能定理專題多運動組合課件(共36張)

1、高一物理必修2第七章機械能守恒定律第7節(jié)動能和動能定理專題多運動組合包頭市百靈廟中學史殿斌1.多運動組合通常包括勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動、或者是一般的曲線運動，在實際問題中經(jīng)常是兩種或者多種運動的組合。2.多運動組合實際上是多種物理規(guī)律和方法的綜合應用。抓住物理情景中出現(xiàn)的運動狀態(tài)和運動過程，觀察每一個過程的特征和尋找過程之間的聯(lián)系是求解多運動組合問題的兩個關鍵。3.其一是要獨立分析物體各個運動過程，運用其相應的物理規(guī)律和方法進行有效的求解。其二是注意不同運動過程往往是通過連接點的速度建立聯(lián)系。兩個相鄰過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶，例如很多情況下平拋運動的初速度大小或者末速度的

2、方向是解題的重要突破口。4.動能定理具有不可否定的優(yōu)越性（1）動能定理適用于物體的直線運動，也適用于曲線運動；適用于恒力做功，也適用于變力做功，力可以是各種性質的力，既可以同時作用，也可以分段作用。只要求出在作用過程中各力做功的多少和正負即可。這些正是動能定理解題的優(yōu)越性所在。（2）動能定理是計算物體的位移或速率的簡捷公式，當題目中涉及到位移時可優(yōu)先考慮動能定理。（3）運用動能定理解決問題時，選擇合適的研究過程能使問題得以簡化。當物體的運動過程包含幾個運動性質不同的子過程時，應用動能定理時，可以分段考慮，也可以把全過程作為一整體來處理?！镜淅囎觥?.如圖所示為雜技演員進行摩托車表演的軌道，它

3、由傾斜直線軌道AB、圓弧形軌道BCD、半圓形軌道DE、水平軌道EF組成，已知軌道AB的傾角=370，A、B間高度差h=12m，軌道BCD的半徑R4.8m，軌道DE的半徑r2.4m，軌道最低點C距水平地面的高度差h0.2m。在軌道AB上運動時摩托車（含人）受到的阻力為正壓力的0.2倍，其余阻力不計。表演者從A點駕駛摩托車由靜止開始沿軌道AB運動，接著沿軌道BCDEF運動，然后從F點離開軌道，最后落到地面上的G點。已知摩托車功率P恒為2103W，發(fā)動機工作時間由表演者控制，表演者與摩托車的總質量m100kg，表演者與摩托車可視質點。取g10m/s2。（1）某次表演中，通過C點時軌道對摩托車的支持力

4、F6000N，求表演者與摩托車經(jīng)過C點的速度大小vc；（2）滿足（1）的條件下，求摩托車發(fā)動機的工作時間t；（3）若表演者與摩托車恰好能經(jīng)過最高點D且安全完成完整表演，求F點與G點的水平距離x?！窘馕觥浚?）對摩托車在C點應用牛頓第二定律可得： 解得：（2）摩托車由A運動到C，由動能定理可得： 解得：t=1.12s（3）摩托車恰好通過D點，則：從D點到F點，由動能定理可得： 解得： 由F到G平拋運動可得：t=1s,x=vFt=12m。【典例試做】2.設一個質量m50kg的跳臺花樣滑雪運動員（可看成質點），從靜止開始沿斜面雪道從A點滑下，沿切線從B點進入半徑R15m的光滑豎直冰面圓軌道BPC，通

5、過軌道最高點C水平飛出，經(jīng)t2s落到斜面雪道上的D點，其速度方向與斜面垂直，斜面與水平面的夾角37，不計空氣阻力，取當?shù)氐闹亓铀俣萭10m/s2，（sin370.60，cos370.80）。如圖所示。試求：（1）運動員運動到C點時的速度大小vC；（2）運動員在圓軌道最低點受到軌道支持力的大小FN。（3）若A到P豎直高度H45m，則A到P過程克服摩擦力做功多少？【解析】（1）在D點，由平拋運動可得：tan370=vc/vy=vc/gt，解得：vc=15m/s（2）運動員從P到C運動過程，由動能定理可得：-mg2R=mvc2/2-mvp2/2，在P點有：FN-mg=mvc2/R解得：FN=325

6、0N（3）對于從A到P的運動過程中，由動能定理可得：mgH-Wf=mvp2/2，代入數(shù)據(jù)解得：Wf=1875J【典例試做】3.某興趣小組設計了一個軌道，依次由光滑曲面AB、粗糙水平面BE、光滑豎直圓軌道及足夠長的傾斜傳送帶組成，如圖所示?；瑝K從曲面上某位置A下滑，沿水平面從C點左側進入圓軌道再從C點右側離開繼續(xù)向前運動，經(jīng)過連接點B、E時沒有機械能損失，已知圓軌道半徑R0.5m，BC20m，CE1.6m，滑塊質量m1kg，滑塊與水平軌道BE、傳送帶間動摩擦因數(shù)均為0.5，傳送帶與水平面間的夾角37，以v03m/s的速度做逆時針運動。（sin370.6，cos370.8，g10m/s2）求：（1

7、）要使滑塊恰好經(jīng)過圓軌道的最高點，靜止釋放滑塊的高度為多大；（2）滑塊從（1）問中釋放位置以初動能EKA27.5J滑下，滑塊在傳動帶上向上運動的時間；（3）滿足（2）問的條件下，滑塊最終停在什么位置？【解析】（1）設滑塊下滑高度為h1時，恰好經(jīng)過圓軌道最高點D，則在D點：mgmvD2/R滑塊從A運動到D的過程中，根據(jù)動能定理得：mg(h1-2R)-mgxBCmvD2/2 解得：h1=2.25m（2）設滑塊運動到E點速度為 v1，由動能定理得： mgh1-mgxBEmv12/2EkA 代入數(shù)據(jù)得：v1=8m/s滑塊沿傳送帶向上運動加速度為a1，由牛頓第二定律得： mgsin+mgcosma1。代

8、入數(shù)據(jù)得：a110m/s2。向上運動時間：tv1/a1 代入數(shù)據(jù)得：t0.8s（3）滑塊向上運動最遠距離：x=(v1+0)t/2=3.2m接著滑塊沿傳送帶下滑，加速度仍然是a1=10m/s2?；瑝K和傳送帶速度相同時運動距離x1：v02=2a1x1解得：x1=0.45mx=3.2m因為 mgsinmgcos，此后滑塊繼續(xù)向下加速。設滑塊在圓軌道能上升高度為H，由動能定理得：mgsin(x-x1)-mgcos(x-x1)-mgH-mgxEC=0-mv02/2代入數(shù)據(jù)得：H=0.2mR因此滑塊返回到C點右側，設其運動距離為x2由動能定理得：mgH-mgx2=0代入數(shù)據(jù)得：x2=0.4m滑塊最終停在C

9、點右側0.4m處?！菊n堂訓練】1.如圖所示，水平傳送帶順時針勻速傳動，緊靠傳送帶右端B的豎直平面內(nèi)固定有一個光滑半圓軌道CD，半圓軌道下端連接有內(nèi)壁光滑的細圓管DE，一勁度系數(shù)k100N/m的輕彈簧一端固定在地面，自由伸長時另一端剛好在管口E處。質量m1kg的小物塊輕放在傳送帶的左端A點，隨后經(jīng)B、C間的縫隙進入CD，并恰能沿CD做圓周運動。小物塊經(jīng)過D點后進入DE，隨后壓縮彈簧，速度最大時彈簧的彈性勢能EP0.5J。已知CD和DE的半徑均為R0.9m，取g10m/s2，求：（1）傳送帶對小物塊做的功W；（2）小物塊剛到達D點時軌道CD對小物塊的支持力大小FN；（3）小物塊的最大速度vm。W=

10、4.5Jvm=8m/sFN=60N2.如圖所示，光滑傾斜軌道AB、光滑豎直圓軌道CDC和U型收集框EFGH分別通過光滑水平軌道BC和粗糙水平軌道CE平滑連接；已知傾斜軌道AB的最大豎直高度H00.7m，圓軌道半徑R0.2m，粗糙水平軌道CE長度L1.5m，收集框的高度h1.2m，寬度d0.6m。現(xiàn)有質量m0.5kg的小滑塊（可視為質點）從傾斜軌道AB上的不同高度由靜止釋放，滑塊運動過程中始終沒有脫離軌道，最后都能落入收集框內(nèi)。假設滑塊與軌道CE間的動摩擦因數(shù)0.2，滑塊與收集框的光滑內(nèi)壁EF和GH碰撞時無機械能損失?？諝庾枇雎圆挥?，重力加速度g取10m/s2。（1）求滑塊通過圓軌道最高點D時

11、對軌道的最大壓力；（2）若滑塊落入收集框后，經(jīng)過與GH壁一次碰撞后恰好能打到收集框左側底端的F點，求滑塊在傾斜軌道AB上釋放的高度；（3）求滑塊落入收集框后與GH壁第一次碰撞時動能的最小值和最大值。FN=10Nh=0.6mEk1=3JEk2=3.25J3.如圖所示，半圓形光滑軌道豎直固定且與水平地面相切于A點，半徑R0.1m，其右側一定水平距離處固定一個斜面體。斜面C端離地高度h0.15m，E端固定一輕彈簧，原長為DE，斜面CD段粗糙而DE段光滑?，F(xiàn)給一質量為0.1kg的小物塊（可看作質點）一個水平初速，從A處進入圓軌道，離開最高點B后恰能落到斜面頂端C處，且速度方向恰平行于斜面。物塊沿斜面下

12、滑壓縮彈簧后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回到最高點C。物塊與斜面CD段的動摩擦因數(shù) /6，斜面傾角30，重力加速度g10m/s2，不計物塊碰撞彈簧的機械能損失。求：（1）物塊運動到B點時對軌道的壓力（2）CD間距離L（3）小物塊在粗糙斜面CD段上能滑行的總路程sFN=2NL=0.4ms=1.6m4.水平傳送帶左端與長度為L2m的傾斜木板AB的B端緊靠，木板AB與水平方向的夾角為，傳送帶右端與光滑半圓軌道CD的C端緊靠，圓軌道半徑為R2m；傳送帶左右端點間距為s4m，其向右傳輸?shù)乃俣葹関20m/s。質量為m1kg的小物塊與木板AB、傳送帶的動摩擦因數(shù)均為= /3 ，小物塊從木板A端以某一初速度

13、沿木板上滑，在B端上方有一小段光滑弧，確保小物塊在經(jīng)過B點時，僅使運動方向變?yōu)樗?，速率不變，滑上傳送帶，小物塊繼續(xù)經(jīng)過傳送帶，沖上半圓軌道后從最高點D水平拋出。如圖所示。（1）若小物塊自D點平拋后恰好落在傳送帶左端B，其速度方向與水平方向的夾角記為，求tan的值；（2）若小物塊以另一速度從D點平拋后落在木板A端時的速度方向與水平方向的夾角也為，求木板AB與水平方向的夾角的大??；（3）若木板A端可處與 圓弧A1A2間的任意位置，要保證小物塊都能經(jīng)過D點平拋，求小物塊在A端初速度的最小值。vA=10m/s=450tan=25.水平傳送帶左端與長度為L2m的傾斜木板AB的B端緊靠，木板AB與水平方

14、向的夾角為，傳送帶右端與光滑半圓軌道CD的C端緊靠，圓軌道半徑為R2m；傳送帶左右端點間距為s4m，其向右傳輸?shù)乃俣葹関20m/s。質量為m1kg的小物塊與木板AB、傳送帶的動摩擦因數(shù)均為= /3 ，小物塊從木板A端以某一初速度沿木板上滑，在B端上方有一小段光滑弧，確保小物塊在經(jīng)過B點時，僅使運動方向變?yōu)樗剑俾什蛔?，滑上傳送帶，小物塊繼續(xù)經(jīng)過傳送帶，沖上半圓軌道后從最高點D水平拋出。如圖所示。已知可視為質點的滑塊質量m0.1kg，滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)0.2，桌面AB和桌面BC長度分別為x12.25m與x21.0m，CD兩點高度差h0.2m，軌道的傾角30，DE長度L0.9m，每次滑塊與

15、彈性板碰撞后速度大小變?yōu)榕銮暗?.6倍。（1）求滑塊從C點運動到D的時間（2）求滑塊在A點的動能大?。?）求豎直圓軌道的最大半徑（4）求滑塊在傾斜軌道運動的總距離x=3.7125mR=0.32mt=0.2sEkA=1.25J6.如圖所示固定光滑斜面ABC，其中ACBC2.5m，質量為m1kg的小球（可視為質點），以1m/s的初速度從底端A沖上斜面，恰好沿P點切線進入口徑很小的光滑圓管軌道中，圓心為O，軌道半徑R1m，且OP與豎直方向的夾角為60，Q點為軌道最高點（不計空氣阻力，取g10m/s2）。求：（1）小球從B點拋出后在空中運動到最高點時的速度v=5m/s（2）小球從A點運動到P點所用的時

16、間（3）小球在Q點對圓弧軌道的作用力FN=60Nt=7.如圖所示，某玩具廠設計出一個“2019”字型的豎直模型玩具，固定在足夠長的水平地面上，四個數(shù)字等高，“2”字和“9”字用內(nèi)壁光滑的薄壁細圓管彎成，過“2”字出口H點的豎直虛線與“2”字上半圓相切，“9”子下半部分圓弧軌道半徑是上半部分圓弧軌道半徑的兩倍，“0”字是半徑為R的單層光滑圓軌道，“1”字是高度為2R的具有左右兩條通道的光滑豎直細管道，且從左邊的A有向上速度就自動無能量損失落入右邊管道，從右邊的A有向上速度也自動無能量損失落入左邊管道。所有軌道轉角及連接處均平滑，H、F、B、C間的距離分別為3R、3R、2R。一小物塊m0.1kg（可視為質點）分別從“2