高中物理 第四章 機械能和能源 第3-4節(jié) 勢能；動能 動能定理 5 動能定理與圖象的綜合應用學案 教科版必修2.doc

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動能定理與圖象的綜合應用 一、考點突破： 考點 考綱要求 題型 說明 動能定理與圖象的綜合應用 1. 進一步理解動能定理，提高分析問題和解決問題的能力。 2. 會應用動能定理解決運動圖象的相關問題。 選擇題 計算題 本知識綜合性較強，是高考考查學生綜合分析能力的知識點，涵蓋的知識點廣泛，既考查動能定理的靈活應用，同時還考查對圖象的識別及運用圖象解決問題的能力。 二、重難點提示： 重點：利用動能定理分析解決問題的能力，還原圖象描述的物理情景。 難點：圖象的識別以及物理情景的還原。 1、 動能定理中和圖象相關的物理量 在動能定理的表達式中，。 1. F合—x圖象 在此圖象中圖線和x軸圍成的面積表示功，要注意區(qū)分是合力功還是某個力的功，在應用動能定理時是不同的。 2. v—t圖象 若給出了v—t關系的圖象，則可求： （1）可求不同時刻的動能； （2）兩個狀態(tài)之間物體發(fā)生的位移； （3）物體所受合外力的大小或變化情況（斜率表示加速度，定性反應合力的變化情況）。 3. v—x圖象 若知v—x圖象，則可得不同位置的速度或動能以及兩位置之間的位移。 4. Ek—x圖象 若知Ek—x圖象，則可得不同位置的動能，同時斜率表示合外力，根據(jù)斜率的變化情況可知物體運動情況。 二、動能定理和圖象結合的題型分類 1. 根據(jù)已知圖象給出的信息，利用動能定理解決問題； 2. 給出具體的物理情景，要求判斷某些物理量隨另一物理量的變化圖象。 3、 利用動能定理解決圖象問題時的注意事項 1. 正確識別圖象，要注意圖象的六要素：軸、線、斜率、面積、截距、特殊點； 2. 解決此類問題的關鍵是：表達式和圖象對應。 例題1 小軍看到打樁機，對打樁機的工作原理產(chǎn)生了興趣。他構建了一個打樁機的簡易模型，如圖甲所示。他設想，用恒定大小的拉力F拉動繩端B，使物體從A點（與釘子接觸處）由靜止開始運動，上升一段高度后撤去F，物體運動到最高點后自由下落并撞擊釘子，將釘子打入一定深度。按此模型分析，若物體質(zhì)量m＝1 kg，上升了1 m高度時撤去拉力，撤去拉力前物體的動能Ek與上升高度h的關系圖象如圖乙所示。（g取10 m/s2，不計空氣阻力） （1）求物體上升到0.4 m高度處F的瞬時功率； （2）若物體撞擊釘子后瞬間彈起，且使其不再落下，釘子獲得20 J的動能向下運動。釘子總長為10 cm。撞擊前插入部分可以忽略，不計釘子重力。已知釘子在插入過程中所受阻力Ff與深度x的關系圖象如圖丙所示，求釘子能夠插入的最大深度。 思路分析：審題突破?、貳k－h(huán)圖象中斜率表示物體所受合外力； ②計算瞬時功率用公式P＝Fv，其中v為瞬時速度； ③當力隨位移均勻變化時可用W＝x計算變力的功。 （1）撤去F前，根據(jù)動能定理，有 （F－mg）h＝Ek－0 由題圖乙得，斜率為k＝F－mg＝20 N 得F＝30 N 又由題圖乙得，h＝0.4 m時，Ek＝8 J，則v＝4 m/s P＝Fv＝120 W； （2）碰撞后，對釘子應用動能定理有－x′＝0－Ek′ 已知Ek′＝20 J ＝ 又由題圖丙得k′＝105 N/m 解得：x′＝0.02 m。 答案：（1）120 W?。?）0.02 m 例題2 隨著中國首艘航母“遼寧號”的下水，同學們對艦載機的起降產(chǎn)生了濃厚的興趣。下面是小聰編制的一道艦載機降落的題目，請你閱讀后求解。 （1）假設質(zhì)量為m的艦載機關閉發(fā)動機后在水平地面跑道上降落，觸地瞬間的速度為v0（水平），在跑道上滑行的v－t圖象如圖所示。求艦載機滑行的最大距離和滑行時受到的平均阻力大??； （2）航母可以通過設置阻攔索來增大對艦載機的阻力?，F(xiàn)讓該艦載機關閉發(fā)動機后在靜止于海面上的航母水平甲板上降落，若它接觸甲板瞬間的速度仍為v0（水平），在甲板上的運動可以看作勻變速直線運動，在甲板上滑行的最大距離是在水平地面跑道上滑行的最大距離的。求該艦載機在航母上滑行時受到的平均阻力大?。ńY果用m、v0、t0表示）。 思路分析：（1）由題圖，根據(jù)勻變速運動規(guī)律可得 最大距離為x＝v0t0 由動能定理有－Ffx＝0－mv 解得阻力Ff＝； （2）最大距離x′＝x＝v0t0 由動能定理有－x′＝0－mv 聯(lián)立解得＝ 答案：（1） v0t0　?。?） 例題3 光滑水平面上靜止的物體，受到一個水平拉力作用開始運動，拉力F隨時間t變化的圖象如圖所示，用Ek、v、x、P分別表示物體的動能、速度、位移和拉力F的功率，下列四個圖象分別定性描述了這些物理量隨時間變化的情況，其中正確的是（　?。? 思路分析：由于拉力F恒定，所以物體有恒定的加速度a，則v＝at，即v與t成正比，選項B正確；由P＝Fv＝Fat可知，P與t成正比，選項D正確；由x＝at2可知x與t2成正比，選項C錯誤；由動能定理可知Ek＝Fx＝Fat2，Ek與t2成正比，選項A錯誤。 答案：BD 知識脈絡： 滿分訓練：質(zhì)量為10 kg的物體，在變力F作用下沿x軸做直線運動，力隨坐標x的變化情況如圖所示。物體在x＝0處，速度為1 m/s，一切摩擦不計，則物體運動到x＝16 m處時，速度大小為（　?。? A. 2 m/s B. 3 m/s C. 4 m/s D. m/s 思路分析：F－x圖象與坐標軸圍成的圖形面積表示力F做的功，圖形位于x軸上方表示力做正功，位于x軸下方表示力做負功，面積大小表示功的大小，所以物體運動到x＝16m處時，力F對物體做的總功W＝40 J，由動能定理W＝mv－mv，代入數(shù)據(jù)可得v2＝3 m/s，B正確。 答案：B