高中物理第四章机械能和能源习题课三动能定理的应用课件教科版必修2
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
习题课三
动能定理的应用
课堂探究
达标测评
课堂探究
一、应用动能定理求变力的功
核心导学·要点探究
1.若所求的变力的功不一定为总功,故所求的变力的功不一定等于Δ Ek. 2.合外力对物体所做的功对应物体动能的变化,而不是对应物体的动能. 3.若有多个力做功时,必须明确各力做功的正负,待求的变力的功若为负功, 可以设克服该力做功为 W, 则表达式中应用 -W; 也可以设变力的功为 W, 则字 母W本身含有负号.
(1)A与B间的距离;
〚思路点拨〛 (1)在0～3 s内水平力F是变力,由动能定理可求变力的功.
解析:(1)根据题目条件及题图(乙)可知,物块在从 B 返回 A 的过程中,在恒力作用下 做匀变速直线运动,即 F-μmg=ma.
1 2 由运动学公式知 xAB= at , 2
代入数据解得 xAB=4 m.
9 E E 摩擦力做功为 Wf,由动能定理得 kB - kA =mgR+Wf,由此得 Wf=- mgR. 8 9 答案:- mgR 8
二、应用动能定理解决往复运动问题 1.优先考虑应用动能定理的典型情况 (1)涉及位移而不涉及加速度、时间的问题. (2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题. (3)变力做功的问题. (4)含有F,s,m,v,W,Ek等物理量的力学问题. 2.解题步骤 (1)选取研究对象,明确它的运动过程. (2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况:
【典例1】如图(甲)所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点, 从t=0时刻开始,物块受到按如图(乙)所示规律变化的水平力F作用并向右运
动,第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5 s末物块刚好回到A点,已知
物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ =0.2(g取 10 m/s2),求:
(1) 应用动能定理解决多过程问题时 , 要根据题目所求解的问
答案:(1)4 m
(2)水平力F在5 s内对物块所做的功.
〚思路点拨〛(2)在3～5 s内水平力F是恒力,由牛顿第二定律和运动学
公式可求得A与B间的距离
解析:(2)物块在前3 s内动能改变量为零,由动能定理得 W1-Wf=0, 即W1-μmg· xAB=0,得出前3 s内水平力F做的功为 W1=8 J 根据功的定义式W=Fx得,水平力F在第3～5 s时间内所做的功为 W2=F· xAB=16 J 则水平力F在5 s内对物块所做的功为 W=W1+W2=24 J.
答案:(2)24cos α直接计算,可应用动能定理
(教师备用) 例1-1:(多选)如图所示,木板长为l,木板的B端静放有质量为m的小物体P,物 体与木板间的动摩擦因数为μ ,开始时木板水平,若缓慢转过一个小角度α 的过程中,物体保持与木板相对静止,则这个过程中( ) CD A.摩擦力对P做功为μ mgcos α ·l(1-cos α ) B.摩擦力对P做功为mgsin α ·l(1-cos α ) C.支持力对P做功为mglsin α D.木板对P做功为mglsin α
2E . 3mgL
2E 3mgL
答案:(1)
(2)若圆弧轨道的半径R= E ,增大小物块的初动能,使得小物块冲出D点后可 3mg 以再上升的高度是0.5R,试求: ①小物块的初动能E′; ②若小物块最后停在水平轨道上,小物块将停在何处?(用离B点的距离表示) 〚思路点拨〛(2)小物块从A端运动到D点正上方0.5R的整个过程中,重力 做功与高度差有关,摩擦力做负功.
解析:(2)①设小物块以初动能 E′冲上轨道,可以达到最大高度是 1.5R,由动能 定理得-μmgL-1.5mgR=0-E′得出 E′= E.
②设小物块最后停在离 B 点 x 远处,由动能定理得 1.5mgR-μmgx=0,故 x= L.
7 3 答案:(2)① E ② L 6 4
3 4
7 6
规律总结
解析 : 对物体运用动能定理 ,W 合 =W G +W F N +W 摩 =ΔE k =0, 所以 W F N +W 摩 =WG=mglsin α,因摩擦力的方向(平行于木板)和物体速度方向(垂直于 木板)始终垂直,对物体不做功,故木板对物体做的功就等于支持力对物 体做的功,即WFN=mglsin α,故C,D正确.
轨道运动,由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点.已知水平轨道AB长为L,求
(注意:图中v0是未知的):
(1)小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ ; 〚思路点拨〛 (1)小物块从轨道A端冲上水平轨道,最后停在水平轨道AB 的中点的整个过程中,重力不做功,摩擦力做负功.
1 2
解析:(1)小物块最终停在 AB 的中点,全过程由动能定理得-μmg(L+ L)=0-E, 解得μ=
(3)明确物体在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2. (4) 列出动能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解题方程,进行求解. 受哪些力→各力是否做功→做正功还是负功→做多少功→各力做功的代数和
【典例2】 如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之
一圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道固定在水平面上.一个质 量为m的小物块(可视为质点)从轨道的A端以初动能E冲上水平轨道AB,沿着
例1-2:如图所示,由细管道组成的竖直轨道,其圆形部分半径分别是R和 R , 2 质量为m的直径略小于管径的小球通过这段轨道时,在A点时刚好对管壁无
压力,在B点时对管外侧壁压力为
(A,B均为圆形轨道的最高点).求小球 mg 由A点运动到B点的过程中摩擦力对小球做的功 . 2
解析:由圆周运动的知识可知,小球在 A 点时的速度 vA= gR .
1 1 小球在 A 点的动能 EkA = m vA2 = mgR 2 2
设小球在 B 点的速度为 vB,则由圆周运动的知识得
mg 3 1 3 vB 2 m =mg+ = mg.因此小球在 B 点的动能 EkB = m vB 2 = mgR. R 2 2 2 8 2
小球从 A 点运动到 B 点的过程中,重力做功 WG=mgR.
动能定理的应用
课堂探究
达标测评
课堂探究
一、应用动能定理求变力的功
核心导学·要点探究
1.若所求的变力的功不一定为总功,故所求的变力的功不一定等于Δ Ek. 2.合外力对物体所做的功对应物体动能的变化,而不是对应物体的动能. 3.若有多个力做功时,必须明确各力做功的正负,待求的变力的功若为负功, 可以设克服该力做功为 W, 则表达式中应用 -W; 也可以设变力的功为 W, 则字 母W本身含有负号.
(1)A与B间的距离;
〚思路点拨〛 (1)在0～3 s内水平力F是变力,由动能定理可求变力的功.
解析:(1)根据题目条件及题图(乙)可知,物块在从 B 返回 A 的过程中,在恒力作用下 做匀变速直线运动,即 F-μmg=ma.
1 2 由运动学公式知 xAB= at , 2
代入数据解得 xAB=4 m.
9 E E 摩擦力做功为 Wf,由动能定理得 kB - kA =mgR+Wf,由此得 Wf=- mgR. 8 9 答案:- mgR 8
二、应用动能定理解决往复运动问题 1.优先考虑应用动能定理的典型情况 (1)涉及位移而不涉及加速度、时间的问题. (2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题. (3)变力做功的问题. (4)含有F,s,m,v,W,Ek等物理量的力学问题. 2.解题步骤 (1)选取研究对象,明确它的运动过程. (2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况:
【典例1】如图(甲)所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点, 从t=0时刻开始,物块受到按如图(乙)所示规律变化的水平力F作用并向右运
动,第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5 s末物块刚好回到A点,已知
物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ =0.2(g取 10 m/s2),求:
(1) 应用动能定理解决多过程问题时 , 要根据题目所求解的问
答案:(1)4 m
(2)水平力F在5 s内对物块所做的功.
〚思路点拨〛(2)在3～5 s内水平力F是恒力,由牛顿第二定律和运动学
公式可求得A与B间的距离
解析:(2)物块在前3 s内动能改变量为零,由动能定理得 W1-Wf=0, 即W1-μmg· xAB=0,得出前3 s内水平力F做的功为 W1=8 J 根据功的定义式W=Fx得,水平力F在第3～5 s时间内所做的功为 W2=F· xAB=16 J 则水平力F在5 s内对物块所做的功为 W=W1+W2=24 J.
答案:(2)24cos α直接计算,可应用动能定理
(教师备用) 例1-1:(多选)如图所示,木板长为l,木板的B端静放有质量为m的小物体P,物 体与木板间的动摩擦因数为μ ,开始时木板水平,若缓慢转过一个小角度α 的过程中,物体保持与木板相对静止,则这个过程中( ) CD A.摩擦力对P做功为μ mgcos α ·l(1-cos α ) B.摩擦力对P做功为mgsin α ·l(1-cos α ) C.支持力对P做功为mglsin α D.木板对P做功为mglsin α
2E . 3mgL
2E 3mgL
答案:(1)
(2)若圆弧轨道的半径R= E ,增大小物块的初动能,使得小物块冲出D点后可 3mg 以再上升的高度是0.5R,试求: ①小物块的初动能E′; ②若小物块最后停在水平轨道上,小物块将停在何处?(用离B点的距离表示) 〚思路点拨〛(2)小物块从A端运动到D点正上方0.5R的整个过程中,重力 做功与高度差有关,摩擦力做负功.
解析:(2)①设小物块以初动能 E′冲上轨道,可以达到最大高度是 1.5R,由动能 定理得-μmgL-1.5mgR=0-E′得出 E′= E.
②设小物块最后停在离 B 点 x 远处,由动能定理得 1.5mgR-μmgx=0,故 x= L.
7 3 答案:(2)① E ② L 6 4
3 4
7 6
规律总结
解析 : 对物体运用动能定理 ,W 合 =W G +W F N +W 摩 =ΔE k =0, 所以 W F N +W 摩 =WG=mglsin α,因摩擦力的方向(平行于木板)和物体速度方向(垂直于 木板)始终垂直,对物体不做功,故木板对物体做的功就等于支持力对物 体做的功,即WFN=mglsin α,故C,D正确.
轨道运动,由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点.已知水平轨道AB长为L,求
(注意:图中v0是未知的):
(1)小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ ; 〚思路点拨〛 (1)小物块从轨道A端冲上水平轨道,最后停在水平轨道AB 的中点的整个过程中,重力不做功,摩擦力做负功.
1 2
解析:(1)小物块最终停在 AB 的中点,全过程由动能定理得-μmg(L+ L)=0-E, 解得μ=
(3)明确物体在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2. (4) 列出动能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解题方程,进行求解. 受哪些力→各力是否做功→做正功还是负功→做多少功→各力做功的代数和
【典例2】 如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之
一圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,轨道固定在水平面上.一个质 量为m的小物块(可视为质点)从轨道的A端以初动能E冲上水平轨道AB,沿着
例1-2:如图所示,由细管道组成的竖直轨道,其圆形部分半径分别是R和 R , 2 质量为m的直径略小于管径的小球通过这段轨道时,在A点时刚好对管壁无
压力,在B点时对管外侧壁压力为
(A,B均为圆形轨道的最高点).求小球 mg 由A点运动到B点的过程中摩擦力对小球做的功 . 2
解析:由圆周运动的知识可知,小球在 A 点时的速度 vA= gR .
1 1 小球在 A 点的动能 EkA = m vA2 = mgR 2 2
设小球在 B 点的速度为 vB,则由圆周运动的知识得
mg 3 1 3 vB 2 m =mg+ = mg.因此小球在 B 点的动能 EkB = m vB 2 = mgR. R 2 2 2 8 2
小球从 A 点运动到 B 点的过程中,重力做功 WG=mgR.