2018_2019學(xué)年高中物理第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功課件（打包6套）滬科版必修2.zip,2018,_2019,學(xué)年,高中物理,章動(dòng),變化,機(jī)械功,課件,打包,滬科版,必修 3 3動(dòng)能定理的應(yīng)用 第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 能靈活運(yùn)用合力做功的兩種求法 2 會(huì)用動(dòng)能定理分析變力做功 曲線運(yùn)動(dòng)以及多過程問題 3 熟悉應(yīng)用動(dòng)能定理的步驟 領(lǐng)會(huì)應(yīng)用動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性 內(nèi)容索引 重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn) 達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān) 重點(diǎn)探究 應(yīng)用動(dòng)能定理分析問題 只需考慮物體初 末狀態(tài)的動(dòng)能與所做的功 而不必考慮物體的加速度和時(shí)間 因而往往比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律更簡便 一 研究汽車的制動(dòng)距離 例1質(zhì)量為m的汽車正以速度v0運(yùn)動(dòng) 司機(jī)踩下剎車閘 經(jīng)過位移s后汽車停止運(yùn)動(dòng) 若阻力為f 則汽車的制動(dòng)距離與汽車的初速度的關(guān)系如何 答案 解析 1 在f一定的情況下 s mv02 即初動(dòng)能越大 位移s越大 2 對(duì)于給定汽車 m一定 若f相同 則s v02 即初速度越大 位移s就越大 若水平路面的動(dòng)摩擦因數(shù) 一定 則s 1 合力做功的求法 1 一般方法 W合 W1 W2 即合力做的功等于各力對(duì)物體做功的代數(shù)和 對(duì)于多過程問題總功的計(jì)算必須用此方法 2 多個(gè)恒力同時(shí)作用下的勻變速運(yùn)動(dòng) W合 F合scos 2 合力做功與動(dòng)能的變化的關(guān)系合力做功與動(dòng)能的變化滿足動(dòng)能定理 其表達(dá)式有兩種 1 W1 W2 Ek 2 W合 Ek 二 合力做功與動(dòng)能變化 例2如圖1所示 利用斜面從貨車上卸貨 每包貨物的質(zhì)量m 20kg 斜面傾角 37 斜面的長度s 0 5m 貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 求貨物由靜止開始滑到底端的動(dòng)能 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 圖1 答案 解析 答案見解析 解析方法一斜面上的貨物受到重力G 斜面支持力N和摩擦力f共三個(gè)力的作用 如圖所示 貨物位移的方向沿斜面向下 可以用正交分解法 將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向 可以看出 三個(gè)力中重力和摩擦力對(duì)貨物做功 而斜面支持力對(duì)貨物沒有做功 其中重力G對(duì)貨物做正功W1 mgssin37 20 10 0 5 0 6J 60J支持力N對(duì)貨物沒有做功 W2 0 摩擦力f對(duì)貨物做負(fù)功W3 mgcos37 scos180 0 2 20 10 0 8 0 5J 16J所以 合外力做的總功為W W1 W2 W3 60 0 16 J 44J由動(dòng)能定理W Ek2 Ek1 其中Ek1 0 知貨物滑到底端的動(dòng)能Ek2 W 44J 方法二若先計(jì)算合外力再求功 則合外力做的功W F合s mgsin37 mgcos37 s 20 10 0 6 0 2 20 10 0 8 0 5J 44J同樣可以得到貨物到底端時(shí)的動(dòng)能Ek2 44J 1 動(dòng)能定理不僅適用于求恒力做功 也適用于求變力做功 同時(shí)因?yàn)椴簧婕白兞ψ饔玫倪^程分析 應(yīng)用非常方便 2 利用動(dòng)能定理求變力的功是最常用的方法 當(dāng)物體受到一個(gè)變力和幾個(gè)恒力作用時(shí) 可以用動(dòng)能定理間接求變力做的功 即W變 W其他 Ek 三 利用動(dòng)能定理求變力的功 例3如圖2所示 質(zhì)量為m的小球自由下落d后 沿豎直面內(nèi)的固定軌道ABC運(yùn)動(dòng) AB是半徑為d的光滑圓弧 BC是直徑為d的粗糙半圓弧 B是軌道的最低點(diǎn) 小球恰能通過圓弧軌道的最高點(diǎn)C 重力加速度為g 求 1 小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)對(duì)軌道的壓力大小 答案 圖2 答案5mg 解析 根據(jù)牛頓第三定律 N N 5mg 2 小球在BC運(yùn)動(dòng)過程中 摩擦力對(duì)小球做的功 答案 解析 針對(duì)訓(xùn)練如圖3所示 某人利用跨過定滑輪的輕繩拉質(zhì)量為10kg的物體 定滑輪的位置比A點(diǎn)高3m 若此人緩慢地將繩從A點(diǎn)拉到B點(diǎn) 且A B兩點(diǎn)處繩與水平方向的夾角分別為37 和30 則此人拉繩的力做了多少功 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦 答案 解析 答案100J 圖3 解析取物體為研究對(duì)象 設(shè)繩的拉力對(duì)物體做的功為W 根據(jù)題意有h 3m 對(duì)全過程應(yīng)用動(dòng)能定理W mg h 0 由 兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得W 100J 則人拉繩的力所做的功W人 W 100J 一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)如果包含多個(gè)運(yùn)動(dòng)階段 可以選擇分段或全程應(yīng)用動(dòng)能定理 1 分段應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí) 將復(fù)雜的過程分割成一個(gè)個(gè)子過程 對(duì)每個(gè)子過程的做功情況和初 末動(dòng)能進(jìn)行分析 然后針對(duì)每個(gè)子過程應(yīng)用動(dòng)能定理列式 然后聯(lián)立求解 四 利用動(dòng)能定理分析多過程問題 2 全程應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí) 分析整個(gè)過程中出現(xiàn)過的各力的做功情況 分析每個(gè)力做的功 確定整個(gè)過程中合外力做的總功 然后確定整個(gè)過程的初 末動(dòng)能 針對(duì)整個(gè)過程利用動(dòng)能定理列式求解 當(dāng)題目不涉及中間量時(shí) 選擇全程應(yīng)用動(dòng)能定理更簡單 更方便 注意 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)過程中涉及多個(gè)力做功時(shí) 各力對(duì)應(yīng)的位移可能不相同 計(jì)算各力做功時(shí) 應(yīng)注意各力對(duì)應(yīng)的位移 計(jì)算總功時(shí) 應(yīng)計(jì)算整個(gè)過程中出現(xiàn)過的各力做功的代數(shù)和 例4如圖4所示 右端連有一個(gè)光滑弧形槽的水平桌面AB長L 1 5m 一個(gè)質(zhì)量為m 0 5kg的木塊在F 1 5N的水平拉力作用下 從桌面上的A端由靜止開始向右運(yùn)動(dòng) 木塊到達(dá)B端時(shí)撤去拉力F 木塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 取g 10m s2 求 1 木塊沿弧形槽上升的最大高度 木塊未離開弧形槽 答案 解析 圖4 答案0 15m 解析設(shè)木塊沿弧形槽上升的最大高度為h 木塊在最高點(diǎn)時(shí)的速度為零 從木塊開始運(yùn)動(dòng)到沿弧形槽上升的最大高度處 由動(dòng)能定理得 FL fL mgh 0其中f N mg 0 2 0 5 10N 1 0N 2 木塊沿弧形槽滑回B端后 在水平桌面上滑動(dòng)的最大距離 答案0 75m 答案 解析設(shè)木塊離開B點(diǎn)后沿桌面滑動(dòng)的最大距離為x 由動(dòng)能定理得 mgh fx 0 解析 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 用動(dòng)能定理求變力的功 如圖5所示 質(zhì)量為m的物體與水平轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 物體與轉(zhuǎn)軸相距R 物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某一值時(shí) 物體即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng) 此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)物體的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力 則在整個(gè)過程中摩擦力對(duì)物體做的功是 答案 解析 1 2 3 4 圖5 1 2 3 4 解析物體即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)但還未滑動(dòng)時(shí) 轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物體的最大靜摩擦力恰好提供向心力 設(shè)此時(shí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v 在物體由靜止到獲得速度v的過程中 物體受到的重力和支持力不做功 只有摩擦力對(duì)物體做功 2 動(dòng)能定理的應(yīng)用 如圖6所示 物體在離斜面底端5m處由靜止開始下滑 然后滑上與斜面平滑連接的水平面 若物體與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0 4 斜面傾角為37 求物體能在水平面上滑行的距離 sin37 0 6 cos37 0 8 答案 解析 1 2 3 4 圖6 答案3 5m 解析對(duì)物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示 方法一分過程列方程 設(shè)物體滑到斜面底端時(shí)的速度為v 物體下滑階段N1 mgcos37 故f1 N1 mgcos37 1 2 3 4 設(shè)物體在水平面上滑行的距離為l2 摩擦力f2 N2 mg 由動(dòng)能定理得 mg l2 0 mv2由以上各式可得l2 3 5m 方法二全過程列方程 mgl1sin37 mgcos37 l1 mg l2 0得 l2 3 5m 1 2 3 4 3 利用動(dòng)能定理分析多過程往復(fù)運(yùn)動(dòng)問題 如圖7所示 ABCD為一豎直平面內(nèi)的軌道 其中BC水平 A點(diǎn)比BC高出10m BC長1m AB和CD軌道光滑 一質(zhì)量為1kg的物體 從A點(diǎn)以4m s的速度開始運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過BC后滑到高出C點(diǎn)10 3m的D點(diǎn)速度為0 求 g取10m s2 1 物體與BC軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù) 圖7 答案 解析 1 2 3 4 答案0 5 解得 0 5 2 物體第5次經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小 答案13 3m s 解析物體第5次經(jīng)過B點(diǎn)時(shí) 物體在BC上滑動(dòng)了4次 答案 解析 1 2 3 4 3 物體最后停止的位置 距B點(diǎn)多少米 答案距B點(diǎn)0 4m 解析分析整個(gè)過程 由動(dòng)能定理得 解得s 21 6m 所以物體在軌道上來回運(yùn)動(dòng)了10次后 還有1 6m 故最后停止的位置與B點(diǎn)的距離為2m 1 6m 0 4m 答案 解析 1 2 3 4 4 利用動(dòng)能定理分析多過程問題 如圖8所示 質(zhì)量m 1kg的木塊靜止在高h(yuǎn) 1 2m的平臺(tái)上 木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 用水平推力F 20N 使木塊產(chǎn)生位移l1 3m時(shí)撤去 木塊又滑行l(wèi)2 1m后飛出平臺(tái) 求木塊落地時(shí)速度的大小 g取10m s2 解析 答案 1 2 3 4 答案11 3m s 圖8 解析解法一取木塊為研究對(duì)象 其運(yùn)動(dòng)分三個(gè)過程 先勻加速前進(jìn)l1 后勻減速前進(jìn)l2 再做平拋運(yùn)動(dòng) 對(duì)每一過程 分別由動(dòng)能定理得 1 2 3 4 解得v3 11 3m s 解法二對(duì)全過程由動(dòng)能定理得 1 2 3 4 代入數(shù)據(jù)解得v 11 3m s