沪科版必修2 3.3 动能定理的应用 课件（25张）.pptx

3 3动能定理的应用 自主阅读 自我检测 一 应用动能定理解题的优越性应用动能定理分析问题 只需考虑物体初 末状态的动能与所做的功 而不必考虑物体的加速度和时间 因而往往比用牛顿运动定律和运动学规律更简便 自主阅读 自我检测 二 合力做功的求法 自主阅读 自我检测 思考一辆汽车由静止启动后速度达到10m s和速度由10m s达到20m s的两个过程中 速度的变化是否相同 合力对汽车做的功是否相同 自主阅读 自我检测 1 正误辨析 1 物体的动能不变化 则运动物体所受合外力为零 2 如果物体所受合外力为零 则其动能一定不变化 3 合外力做正功时 物体的动能一定增大 4 物体在合力作用下做变速运动 动能一定发生变化 5 有的问题既能用牛顿运动定律运动学公式结合法解决 也能用动能定理解决 答案 1 2 3 4 5 自主阅读 自我检测 2 某人把质量为0 1kg的一块小石头从距地面5m的高处以60 角斜向上抛出 抛出时的初速度大小为10m s 则当石头着地时 其速度大小约为 g取10m s2 a 14m sb 12m sc 28m sd 20m s 解析 此过程中可忽略空气阻力 认为小石头只受重力作用 由动能 答案 a 自主阅读 自我检测 3 右图中粗糙的ab水平面与竖直平面内的光滑弯曲轨道bc在b点相接 一小物块从ab上的d点以初速度v0 8m s出发向b点滑行 db长为l 12m 小物块与水平面间的动摩擦因数 0 2 g取10m s2 求 1 小物块滑到b点时的速度大小vb 2 小物块沿弯曲轨道上滑的最大高度h 自主阅读 自我检测 解析 1 对db段利用动能定理有 解得vb 4m s 2 小物块从b到c的过程中由动能定理得 解得h 0 8m 答案 1 4m s 2 0 8m 问题导引 知识归纳 典例剖析 知识点一 知识点二 动能定理的应用英国传统跑车的代表品牌莲花以机器排量小 整车质量轻而著称 某型号汽车排量只有1 8l 质量为675kg 却可以经过5 9s加速到百公里时速 该跑车从静止到加速到100km h 外力需对它做多少功 提示 外力对它做的功等于跑车动能的增加量 故w mv2 2 6 105j 问题导引 知识归纳 典例剖析 知识点一 知识点二 1 应用动能定理解题的步骤 1 确定研究对象和研究过程 研究对象一般为单个物体或相对静止的物体组成的系统 2 对研究对象进行受力分析 注意哪些力做功或不做功 3 确定合外力对物体做的功 注意功的正负 4 确定物体的初 末动能 注意动能增量是末动能减初动能 5 根据动能定理列式 求解 问题导引 知识归纳 典例剖析 知识点一 知识点二 2 动能定理解题的优越性 1 应用动能定理解题时 物体由初状态到末状态的过程中 它的运动性质 运动轨迹 做功的力是变力还是恒力等诸多因素都可以不予考虑 使分析简化 2 应用牛顿运动定律和运动学规律时 涉及的有关物理量比较多 对运动过程中的细节也要仔细研究 而应用动能定理只考虑合外力做功和初 末两个状态的动能 并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理 3 一般情况下 由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题 用动能定理也可以求解 并且更为简捷 问题导引 知识归纳 典例剖析 知识点一 知识点二 例1 右端连有光滑弧形槽的水平桌面ab长l 1 5m 如图所示 将一个质量为m 0 5kg的木块在f 1 5n的水平拉力作用下 从桌面上的a端由静止开始向右运动 木块到达b端时撤去拉力f 木块与水平桌面间的动摩擦因数 0 2 g取10m s2 求 1 木块沿弧形槽上升的最大高度 2 木块沿弧形槽滑回b端后 在水平桌面上滑动的最大距离 解析 1 由动能定理得fl fl mgh 0 即fl mgl mgh 0解得h 0 15m 2 由动能定理得mgh fs 0 答案 1 0 15m 2 0 75m 问题导引 知识归纳 典例剖析 知识点一 知识点二 规律方法 1 运用动能定理解决问题时 选择合适的研究过程能使问题得以简化 当物体的运动过程包含几个运动性质不同的子过程时 可以选择一个 几个或全部子过程作为研究过程 2 当选择全部子过程作为研究过程 涉及重力 大小恒定的阻力或摩擦力做功时 要注意运用它们的功能特点 重力的功取决于物体的初 末位置 与路径无关 大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积 问题导引 知识归纳 典例剖析 知识点一 知识点二 变式训练1 2017 全国3卷 如图所示 一质量为m 长度为l的均匀柔软细绳pq竖直悬挂 用外力将绳的下端q缓慢地竖直向上拉起至m点 m点与绳的上端p相距l 重力加速度大小为g 在此过程中 外力做的功为 问题导引 知识归纳 典例剖析 知识点一 知识点二 解析 根据题意 此过程中外力做的功等于细绳增加的重力势能 答案 a 知识点一 知识点二 问题导引 知识归纳 典例剖析 利用动能定理求变力的功如图所示 一弹簧与物块相连 当弹簧总长由x1变至x2的过程中 物块的速度由v1变到v2 请思考下列问题 1 弹簧的弹力是恒力 还是变力 2 弹簧弹力做的功能用w fscos 求解吗 若不能 应怎样求 提示 1 变力 知识点一 知识点二 问题导引 知识归纳 典例剖析 动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的 但对于外力是变力 物体做曲线运动的情况同样适用 也就是说 动能定理适用于任何力作用下 以任何形式运动的物体对象 具有普遍性 如果在运动过程中有变力做功 不能用恒力做功的计算公式w fscos 进行计算 这时可以用动能定理进行计算 其基本方法是 1 分析物体受力 明确过程中的各力是恒力还是变力 并求出各恒力所做的功 2 分析物体运动过程 确定物体的初 末状态的动能 3 利用动能定理列方程求解 知识点一 知识点二 问题导引 知识归纳 典例剖析 例2 如图所示 斜槽轨道下端与一个半径为0 4m的圆形轨道相连接 一个质量为0 1kg的物体从高为h 2m的a点由静止开始滑下 运动到圆形轨道的最高点c处时 对轨道的压力等于物体的重力 求物体从a运动到c的过程中克服摩擦力所做的功 g取10m s2 解析 物体运动到c点时受到重力和轨道对它的压力 由圆周运动知识可知 代入数据解得wf 0 8j 答案 0 8j 知识点一 知识点二 问题导引 知识归纳 典例剖析 规律方法 1 如果物体只受到一个变力的作用 那么w ek2 ek1 只需求出做功过程中物体动能的变化量 ek 也就知道了这个过程中变力所做的功 2 如果物体同时受到几个力的作用 但是其中只有一个力f是变力 其他力都是恒力 则可以先用恒力做功的公式求出几个恒力所做的功 然后再用动能定理来间接求变力做的功 即wf w其他 ek 知识点一 知识点二 问题导引 知识归纳 典例剖析 变式训练2一个质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于o点 小球在水平拉力f作用下 从平衡位置p点很缓慢地移动到q点 此时轻绳与竖直方向夹角为 如图所示 则拉力f所做的功为 a mglcos b mgl 1 cos c flsin d flcos 解析 小球缓慢地由p移动到q 动能不变 只有重力 水平拉力f对小球做功 绳子拉力不做功 由动能定理可知 mgl 1 cos wf ek 0 即wf mgl 1 cos 故b正确 答案 b 1 2 3 4 1 篮球比赛中一运动员在某次投蓝过程中对篮球做功为w 出手高度为h1 篮筐距地面高度为h2 球的质量为m 不计空气阻力 则篮球进筐时的动能为 a w mgh1 mgh2b mgh2 mgh1 wc mgh1 mgh2 wd w mgh2 mgh1解析 投篮过程中 篮球上升的高度h h2 h1 根据动能定理得w mgh ek 0 故篮球进筐时的动能ek w mg h2 h1 w mgh1 mgh2 a正确 答案 a 1 2 3 4 2 人骑自行车下坡 坡长l 500m 坡高h 8m 人和车的总质量为100kg 下坡时初速度为4m s 人不踏车的情况下 到达坡底时车速为10m s g取10m s2 则下坡过程中阻力所做的功为 a 4000jb 3800jc 5000jd 4200j 答案 b 1 2 3 4 3 质量m 2kg的滑块 以4m s的初速度在光滑水平面上向左滑行 从某一时刻起受一向右 大小为4n的水平恒力作用 此后滑块前进距离s时速度变为零 则s为 a 2mb