吉林省集安市第一中学高中物理 第七章第7节《动能和动能定理》习题课课件 新人教版必修2.ppt

功和能动能和动能定理习题课 学习目标1 理解功和能的关系 2 理解动能定理 会应用动能定理解决相关问题 讨论 1 关于功和能 下列说法正确的是a 功就是能 功可以转化为能b 做功越多 物体的能越大c 能量转化中 做的功越多 能量转化越多d 物体能量变化多少 就做了多少功e 功是物体能量的量度 答案 1 3 103j 2 3 103j 答案 c 提示 能量变化可以是通过做功 也可以是通过热传递的方式 一 功和能的关系 功是能量转化的量度 2 运动员将质量为150kg的杠铃举高2m 1 运动员做了多少功 2 有多少化学能转化为杠铃的重力势能 二 动能动能定理 1 动能 ek mv2 2 式中v是物体的瞬时速度的大小 即瞬时速率 简称速率 2 动能定理 w总 ek 应用动能定理的一般思维程序 1 确定研究对象 进行受力分析 认真画出受力分析示意图 2 若问题中涉及到f s v m等物理量 考虑用动能定理 3 确定研究的物理过程 起点和终点 分析这过程中有哪些力对研究对象作功 作了多少功 正功还是负功 求出总功 4 确定研究过程起点和终点的动能 列出动能定理表达式 5 求解 必要时讨论结果的合理性 3 一个质量为m 且质量分布均匀的长方形木块 放在粗糙的水平地面上 长为2a 宽为a 若要把它从地面上直立起来 外力至少要做多少功 答案 5 1 mga 2 重力做功与路径无关 4 人的心脏每跳一次大约输送8 10 5m3的血液 正常人血压 可看作压送血液的压强 的平均值约为1 5 104pa 心跳约每分钟70次 据此估测心脏工作的平均功率约为多少 析与解 设血管的横截面积为s 心脏跳动一次使血液流过的距离为d v s 血管直径很小 s可视为均匀不变的 则心跳一次做的功大约为 w fd psd pv 心脏每分钟跳动70次 故心脏工作的平均功率为 p 70w t 70pv t 70 1 5 104 8 10 5 60w 1 4w 5 在离地面一定高度处 以相同的动能向各个方向抛出多个质量相同的小球 这些小球到达地面时 有相同的a 动能b 速度c 速率d 位移 答案 ac 6 质量为2kg的物体 在水平面上以6m s的速度匀速向西运动 若有一个方向向北的8n恒力作用于物体 在2s内物体的动能增加了a 28jb 64jc 32jd 36j 提示 物体作类平抛运动 求动能的增量有两种方法 一是用末动能减去初动能 二是求合外力的功 本题就是此恒力的功 答案 b 小结 动能定理不仅适用于直线运动 也适用于曲线运动 7 一辆汽车的质量为m 从静止开始起动 沿水平路面前进了s后 达到了最行驶速度vm 设汽车的牵引功率保持不变 所受阻力为车重的k倍 求 1 汽车的牵引功率 2 汽车从静止到开始匀速运动所需的时间 分析 因阻力f kmg 当汽车达最大速度时 有p fminvmax kmgvmax 因汽车的加速过程不是匀加速直线运动 所以求时间不可以用有关运动学的公式 考虑用动能定理 由w ek pt fs mvm2 2 0 所以t vm2 2kgs 2kgvm 小结 动能定理不仅适用于恒力作功 也适用于变力作功 8 如图 一质量为2kg的铁球从离地面2m高处自由下落 陷入沙坑2cm深处 求沙子对铁球的平均阻力 9 一粒子弹以700m s的速度打穿第一块木板后速度降为500m s 若让它继续打穿第二块同样的木板 则子弹的速度变为 m s 木板对子弹的阻力恒定 10 在20m高处 某人将2kg的铅球以15m s的速度 水平 抛出 那么此人对铅球做的功是多少 小结 若研究的物理过程分成几个不同子过程 也可以从全程考虑 解决问题更简便 提示 人只在将球抛出的过程中对球作功 球在下落过程中 人已不对球施力了 所以本题20m是干扰条件 提示 穿过两块木板时克服阻力作的功相同 不是速度的减少量相同 分析 mgh mgh fh 0 0 11 一学生用100n的力 将质量为0 5kg的球水平踢出20m远 则该学生对球做的功是 a 2000jb 10jc 100jd 无法确定 12 质量为m的物体 静止于倾角为 的光滑斜面底端 用平行于斜面方向的恒力f作用于物体上使之沿斜面向上运动 当物体运动到斜面中点时撤去外力 物体刚好能滑行到斜面顶端 则恒力f的大小为多大 解 设斜面长2s 在物体向上运动的第一个位移s里 f做正功fs 从斜面底端运动到斜面顶端的整个过程中 重力做负功 mgsin 2s或 mg 2ssin 因初末态的动能均为零 由动能定理有fs mgsin 2s 0 f 2mgsin 答案 13 一物体以初速度v0沿倾角为37 的斜面上滑 到达最高点后又下滑 回到出发点时的速度为v0 2 求物体与斜面间的动摩擦因数 分析 物体受力如图 上滑过程 mgsin37 s fs 0 mv02 2 设上升的最大位移为s 下滑过程 mgsin37 s fs m v0 2 2 2 0 全过程 2fs m v0 2 2 2 mv02 2 式中f mgcos37 任意两式相除 得 0 45 14 在光滑水平面上有一静止的物体 现以水平恒力甲推这一物体 作用一段时间后 换成相反方向的水平恒力乙推这一物体 当恒力乙作用时间与恒力甲作用的时间相同时 物体恰好回到原处 此时物体的动能为32j 则在整个过程中 恒力甲做的功和恒力乙做的功分别是多少 t 分析 物体的末动能为32j 即两个恒力的总功为32j a w甲 w乙 32 w甲 w乙 w甲 w乙 f甲s1 f乙s2 f甲 f乙 s1 s1 a1t2 2s2 a1t t a2t2 2 s1 s2 f甲 f乙 1 3 w甲 w乙 1 3 w甲 8jw乙 24j 15 质量为m的质点在半径为r的半球形容器中从上部边缘由静止下滑 滑到最低点时对容器底部的压力为2mg 则在下滑的过程中 物体克服阻力作了多少功 o 16 总质量为m的列车 沿水平直线轨道匀速前进 其未节车厢质量为m 中途脱节 司机发现时 机车已行驶了距离l 于是立即关闭发动机 设阻力与重量成正比 机车牵引力恒定 当列车的两部分都停下时 它们之间的距离是多少 分析 对车厢有 kmgs2 0 mv02 2 对机车有 fl k m m gs1 0 mv02 2 式中f kmg s s1 s2 ml m m 17 质量为m的木块放在光滑的水平面上 质量为m的子弹以初速度v0沿水平方向射入木块 并留在木块中与木块一起以速度v运动 已知当子弹相对木块静止时 木块前进的距离为l 子弹进入木块的深度为s 木块对子弹的阻力f为定值 则下列关系式正确的是 a fl mv2 2b fs mv2 2c fs mv02 2 m m v2 2d f l s mv02 2 mv2 2 答案 acd 2 以速度v0竖之向上抛出质量为m的物体 当物体落回抛出点时速度大小为v 求物体上升的最大高度和受到的平均阻力 1 一子弹原来的速度是v0 打穿一木块后的速度是v0 4 设木块对子弹的阻力是恒定的 那么子弹射入木块的一半深度时 它的速度是多少 要打穿两块这样的木块子弹至少应具有多大的速度 3 一学生用力踢质量为1kg的足球 使球从静止开始以10m s的速度水平飞出 设人踢球时对球的平均作用力为200n 球在水平方向上运动了20m 则该学生对球做的功是 a 50jb 100jc 200jd 4000j 作业1 4 两颗人造地球卫星的质量之比为1 2 轨道半径之比为2 1 则它们的动能之比为a 1 2b 1 4c 1 2d 2 1 作业2 1 质量为m的物体用细线经过光滑小孔牵引 在光滑水平面上做匀速圆周运动 拉力为f时 转动半径为r 当拉力逐渐减小到f 4时 物体仍作匀速圆周运动 半径为2r 则外力对物体所做的功的绝对值是a 零b fr 4c 3fr 4d 5fr 22 一物体以初速度v0 8m s沿倾角为37 的斜面上滑 到达最高点后又下滑 回到出发点时的速度为v 4 2m s g 10m s2 求物体与斜面间的动摩擦因数和物体上滑的最大距离 3 质量为4000kg的汽车 由静止开始以恒定的功率前进 它经100 3s的时间前进425m 这时它达到最大速度15m s 设汽车前进时阻力不变 求阻力的大小 4 质量为m的球在距地面h高处无初速下落 运动过程中空气阻力恒为重力的0 2倍 球与地面碰撞时无能量损失而弹起 求 球停止运动前通过的总路程是多少 提示 全程看 球所受的阻力为变力 但分上升和下落各段考虑时 阻力是恒力 作业31 飞机在飞行时受到的空气阻力与其速率的平方成正比 若飞机以v匀速飞行 发动机的功率为p 则当飞机以速率nv匀速飞行时 发动机的功率为多大 2 如图 物体沿一曲面从a点无初速下滑 滑至曲面的最低点b时 下滑的高度为5m 若物体的质量为1kg 到b点时的速度为6m s 则在下滑过程中 物体克服阻力所作的功是多少 3 kkl课时5题12 2 若用一始终与轨道平面平行的拉力