《2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3.3 動(dòng)能定理的應(yīng)用課件 滬科版必修2.ppt》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3.3 動(dòng)能定理的應(yīng)用課件 滬科版必修2.ppt(34頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、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 檢測評(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
2、.在f一定的情況下:smv02,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sv02,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W1W2(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)W1W2Ek. (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m20 kg,斜面傾角37,斜
3、面的長度s0.5 m,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g10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8),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W1mgssin 3720100.50.6 J60 J 支持力N對(duì)貨物沒有做功,W20,摩擦力f對(duì)貨物做負(fù)功 W3(mgcos 37)sco
4、s 1800.220100.80.5 J16 J 所以,合外力做的總功為WW1W2W3(60016) J44 J 由動(dòng)能定理WEk2Ek1(其中Ek10)知貨物滑到底端的動(dòng)能Ek2W44 J. 方法二若先計(jì)算合外力再求功,則合外力做的功 WF合s(mgsin 37mgcos 37)s (20100.60.220100.8)0.5 J44 J 同樣可以得到貨物到底端時(shí)的動(dòng)能Ek244 J,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
5、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 N5mg.,(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10 kg的物體.定滑輪的位置比A點(diǎn)高3 m.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
6、和30,則此人 拉繩的力做了多少功?(g取10 m/s2,sin 370.6, cos 370.8,不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦),答案,解析,答案100 J,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h3 m.,對(duì)全過程應(yīng)用動(dòng)能定理Wmgh0. 由兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得W100 J. 則人拉繩的力所做的功W人W100 J.,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
7、,(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L1.5 m,一個(gè)質(zhì)量為m0.5 kg的木塊在F1.5 N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
8、平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2, 取g10 m/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0.15 m,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: FLfLmgh0 其中fNmg0.20.510 N1.0 N,(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0.75 m,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:mghfx0,解析,達(dá)標(biāo)檢測,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)
9、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5 m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
10、體能在水平面上滑行的距離.(sin 370.6,cos 370.8),答案,解析,1,2,3,4,圖6,答案3.5 m,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 N1mgcos 37, 故f1N1mgcos 37.,1,2,3,4,設(shè)物體在水平面上滑行的距離為l2, 摩擦力f2N2mg,由動(dòng)能定理得:mgl20 mv2 由以上各式可得l23.5 m. 方法二全過程列方程: mgl1sin 37mgcos 37l1mgl20 得:l23.5 m.,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,ABC
11、D為一豎直平面內(nèi)的軌道,其中BC水平,A點(diǎn)比BC高出10 m,BC長1 m,AB和CD軌道光滑.一質(zhì)量為1 kg的物體,從A點(diǎn)以4 m/s的速度開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過BC后滑到高出C點(diǎn)10.3 m的D點(diǎn)速度為0.求:(g取10 m/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??;,答案13.3 m/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)0.4 m,解析分析整個(gè)過程,由動(dòng)能定理得,解得s21.6 m. 所以物體
12、在軌道上來回運(yùn)動(dòng)了10次后,還有1.6 m,故最后停止的位置與B點(diǎn)的距離為2 m1.6 m0.4 m.,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m1 kg的木塊靜止在高h(yuǎn)1.2 m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F20 N,使木塊產(chǎn)生位移l13 m時(shí)撤去,木塊又滑行l(wèi)21 m后飛出平臺(tái),求木塊落地時(shí)速度的大小.(g取10 m/s2),解析,答案,1,2,3,4,答案11.3 m/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v311.3 m/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v11.3 m/s,