高中物理 第四章 机械能和能源 习题课三 动能定理的应用课件 教科版必修2.ppt

习题课三动能定理的应用 课堂探究 达标测评 课堂探究核心导学 要点探究 一 应用动能定理求变力的功1 若所求的变力的功不一定为总功 故所求的变力的功不一定等于 ek 2 合外力对物体所做的功对应物体动能的变化 而不是对应物体的动能 3 若有多个力做功时 必须明确各力做功的正负 待求的变力的功若为负功 可以设克服该力做功为w 则表达式中应用 w 也可以设变力的功为w 则字母w本身含有负号 典例1 如图 甲 所示 一质量为m 1kg的物块静止在粗糙水平面上的a点 从t 0时刻开始 物块受到按如图 乙 所示规律变化的水平力f作用并向右运动 第3s末物块运动到b点时速度刚好为0 第5s末物块刚好回到a点 已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数 0 2 g取10m s2 求 1 a与b间的距离 思路点拨 1 在0 3s内水平力f是变力 由动能定理可求变力的功 答案 1 4m 2 水平力f在5s内对物块所做的功 思路点拨 2 在3 5s内水平力f是恒力 由牛顿第二定律和运动学公式可求得a与b间的距离 答案 2 24j 解析 2 物块在前3s内动能改变量为零 由动能定理得w1 wf 0 即w1 mg xab 0 得出前3s内水平力f做的功为w1 8j根据功的定义式w fx得 水平力f在第3 5s时间内所做的功为w2 f xab 16j则水平力f在5s内对物块所做的功为w w1 w2 24j 规律方法 变力做功无法应用公式w fxcos 直接计算 可应用动能定理间接求解 教师备用 例1 1 多选 如图所示 木板长为l 木板的b端静放有质量为m的小物体p 物体与木板间的动摩擦因数为 开始时木板水平 若缓慢转过一个小角度 的过程中 物体保持与木板相对静止 则这个过程中 a 摩擦力对p做功为 mgcos l 1 cos b 摩擦力对p做功为mgsin l 1 cos c 支持力对p做功为mglsin d 木板对p做功为mglsin 解析 对物体运用动能定理 w合 wg wfn w摩 ek 0 所以wfn w摩 wg mglsin 因摩擦力的方向 平行于木板 和物体速度方向 垂直于木板 始终垂直 对物体不做功 故木板对物体做的功就等于支持力对物体做的功 即wfn mglsin 故c d正确 cd 例1 2 如图所示 由细管道组成的竖直轨道 其圆形部分半径分别是r和 质量为m的直径略小于管径的小球通过这段轨道时 在a点时刚好对管壁无压力 在b点时对管外侧壁压力为 a b均为圆形轨道的最高点 求小球由a点运动到b点的过程中摩擦力对小球做的功 答案 mgr 二 应用动能定理解决往复运动问题1 优先考虑应用动能定理的典型情况 1 涉及位移而不涉及加速度 时间的问题 2 有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题 3 变力做功的问题 4 含有f s m v w ek等物理量的力学问题 2 解题步骤 1 选取研究对象 明确它的运动过程 2 分析研究对象的受力情况和各力的做功情况 3 明确物体在过程的始末状态的动能ek1和ek2 4 列出动能定理的方程w合 ek2 ek1及其他必要的解题方程 进行求解 典例2 如图所示 竖直平面内的轨道abcd由水平轨道ab与光滑的四分之一圆弧轨道cd组成 ab恰与圆弧cd在c点相切 轨道固定在水平面上 一个质量为m的小物块 可视为质点 从轨道的a端以初动能e冲上水平轨道ab 沿着轨道运动 由dc弧滑下后停在水平轨道ab的中点 已知水平轨道ab长为l 求 注意 图中v0是未知的 1 小物块与水平轨道间的动摩擦因数 思路点拨 1 小物块从轨道a端冲上水平轨道 最后停在水平轨道ab的中点的整个过程中 重力不做功 摩擦力做负功 2 若圆弧轨道的半径r 增大小物块的初动能 使得小物块冲出d点后可以再上升的高度是0 5r 试求 小物块的初动能e 若小物块最后停在水平轨道上 小物块将停在何处 用离b点的距离表示 思路点拨 2 小物块从a端运动到d点正上方0 5r的整个过程中 重力做功与高度差有关 摩擦力做负功 规律总结 1 应用动能定理解决多过程问题时 要根据题目所求解的问题选取合适的过程 可以分过程 也可以整过程一起研究 值得注意的是虽然我们列式时忽略了中间复杂过程 但不能忽略对每个过程的分析 2 在运动过程中 物体受到的某个力可能是变化的或分阶段存在的 应用动能定理列式时要注意这种力做功的表达方式 教师备用 例2 1 从离地面h高处落下一只小球 小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的k k 1 倍 而小球与地面相碰后 能以相同大小的速率反弹 求 1 小球第一次与地面碰撞后 能够反弹起的最大高度是多少 2 小球从释放开始 直至停止弹跳为止 所通过的总路程是多少 例2 2 质量为m的物体以速度3v0竖直向上抛出 物体落回原处时速度大小为 求 1 物体运动中所受的平均空气阻力大小 答案 1 m 2 小球从释放开始 直至停止弹跳为止 所通过的总路程是多少 答案 2 达标测评随堂演练 检测效果 1 一质量为1kg的滑块以6m s的初速度在光滑的水平面上向左滑行 从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力 经过一段时间后 滑块的速度方向变成向右 大小仍为6m s 在这段时间里水平力对滑块所做的功是 a 0b 9jc 18jd 无法确定 a 2 多选 如图所示 一个质量是25kg的小孩从高为2m的滑梯顶端由静止滑下 滑到底端时的速度为2m s g取10m s2 关于力对小孩做的功 以下说法正确的是 a 重力做的功为500jb 合外力做功为50jc 克服阻力做功为50jd 支持力做功为450j ab 3 如图所示 用同种材料制成的一个轨道abc ab段为四分之一圆弧 半径为r 水平放置的bc段长为r 一个物块质量为m 与轨道的动摩擦因数为 它由轨道顶端a从静止开始下滑 恰好运动到c端停止 物块在ab段克服摩擦力做功为 a mgrb 1 mgrc d mgr b 解析 物块从a点运动到c点的过程中 重力对物块做功wg mgr bc段的阻力对物块做功wbc mgr 若ab段的摩擦力对物块做功为wab 物块从a到c的过程中 根据动能定理有mgr wab mgr 0 可得wab 1 mgr 即物块在ab段克服摩擦力做功为 1 mgr b正确 4 一铅球质量m 4kg 从离沙坑面1 8m高处自由落下 铅球进入沙坑后下陷0 1m静止 g 10m s2 求沙对铅球的平均作用力大小 解析 铅球进入沙坑后不仅受阻力 还要受重力