2017_2018学年高中物理第七章机械能守恒定律习题课2动能定理的应用课件新人教版必修2
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2017_2018学年高中物理第七章机械能守恒定律7.8机械能守恒定律课件新人教版必修2
②由重力做功与重力势能的关系:WG=Ep1-Ep2. Ep2+Ek2.
2.内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互 相转化,而总的机械能保持不变. 3.守恒定律表达式 (1)Ek2+Ep2=Ek1+Ep1. (2)E2=E1. 4.守恒条件:只有重力或弹力做功.
8.机械能守恒定律
学习目标 (1)知道什么是机械能,知道物体的动能和势能可以相互转 化. (2)会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守 恒,理解机械能守恒定律的内容,知道它的含义和适用条件. (3)在具体问题中,能判定机械能是否守恒,并能列出机械 能守恒的方程式.
知识导图
课前自主学习 一、动能与势能的相互转化 阅读教材第75~76页“动能与势能的相互转化”部分,回 答下列问题. 1.重力势能与动能 只有重力做功时,若重力对物体做正功,则物体的重力势 能减少,动能增加,重力势能转化成了动能;若重力做负功, 则动能转化为重力势能.
[变式训练]
(多选)如图所示,在两个质量分别为m和2m的小球a和b之 间,用一根轻质细杆连接,两小球可绕过轻杆中心的水平轴无 摩擦转动.现让轻杆处于水平位置,静止释放小球后,重球b向 下转动,轻球a向上转动.在转动90° 的过程中,下列说法正确 的是( )
A.b球的重力势能减少,动能增加 B.a球的重力势能增加,动能减少 C.a球和b球的机械能总和保持不变 D.a球和b球的机械能总和不断减小
2如图所示,质量分别为3 kg和5 kg的物体A、B,用轻绳连 接跨在一个定滑轮两侧,轻绳刚好拉直,且A物体底面与地面接 触,B物体距地面0.8 m,求: (1)放开B物体,当B物体着地时A物体的速度; (2)B物体着地后A物体还能上升多高?(g取10 m/s2)
解析:(1)方法1:由E1=E2得对A、B组成的系统,当B下落 1 时系统的机械能守恒,以地面为零势能面,则mBgh=mAgh+ 2 (mA+mB)v2 2mB-mAgh 2×5-3×10×0.8 解得v= = m/s=2 mA+mB 3+5 m/s. 方法2:由ΔEk增=ΔEp减得 1 mBgh-mAgh=2(mA+mB)v2,解得v=2 m/s.
2017_2018年高中物理第七章机械能守恒定律第7节动能和动能定理课件新人教版必修2
2.合作探究——议一议 (1)同步卫星绕地球做匀速圆周运动,在卫星的运动过程中,其速 度是否变化?其动能是否变化?
图 772 提示:速度变化,动能不变。卫星做匀速圆周运动时,其速度
方向不断变化,由于速度是矢量,所以速度是变化的;运动时 其速度大小不变,所以动能大小不变,由于动能是标量,所以 动能是不变的。
图 773
与斜面间的动摩擦因数 μ1=0.05, 物块与桌面间的动摩擦因数为 μ2, 忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失。 (重力加速度取 g=10 m/s2;最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(1)求 θ 角增大到多少时,物块能从斜面开始下滑;(用正切值表 示) (2)当 θ 角增大到 37°时,物块恰能停在桌面边缘,求物块与桌 面间的动摩擦因数 μ2;(已知 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) (3)继续增大 θ 角,发现 θ=53°时物块落地点与墙面的距离最 大,求此最大距离 xm。
运算方法
相同点 结论
矢量运算
代数运算
确定研究对象,对物体进行受力分析和运动过程分析 应用动能定理解题不涉及加速度、时间,不涉及矢量 运算,运算简单,不易出错
[典例] 如图 773 所示,用一块长 L1= 1.0 m 的木板在墙和桌面间架设斜面,桌子高 H=0.8 m,长 L2=1.5 m。斜面与水平桌面的 倾角 θ 可在 0~60°间调节后固定。将质量 m =0.2 kg 的小物块从斜面顶端静止释放,物块
合外力一定不为零,但合外力不为零时,做功可能为零,动能 可能不变, A、 B 错误。 物体的合外力做功, 它的动能一定变化, 速度也一定变化,C 正确。物体的动能不变,所受合外力做功 一定为零,但合外力不一定为零,D 错误。
动能定理的应用
人教版高一物理必修二第七章机械能守恒定律《动能和动能定理》(27张)-PPT优秀课件
开始通过相同的位移,若A的质量大于
B的质量,则在这一过程中:
A.A获得的动能大
F
B.B获得的动能大
C.A、B获得的动能一样大
D.无法比较谁获得的动能大
随
堂
练
习
一辆质量为m、速度为v0的汽
车在关闭发动机后在水平地面上滑
行了距离l后停下,试求汽车受到
的阻力F阻大小。
答
案
mv02/2l
随 堂 多项 练 习
高 人 教 版 高 一 物理必 修二第 七章机 械能守 恒定律 第七节 《动能 和动能 定理》 课件(共 27张P PT)【P PT优秀 课件】 -精美版 考 是 怎 样 考 的
单项
一物块由静止开始从粗糙斜面上的某 点加速下滑到另一点,在此过程中重力对物 块做的功等于(05辽宁):
A.物块动能的增加量 B.物块重力势能的减少量与物块克 服摩擦力做的功之和 C.物块重力势能的减少量和物块动 能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和 D.物块动能的增加量与物块克服摩 擦力做的功之和
同一物体分别从高度相同,
倾角不同的光滑斜面的顶端滑
到底端时,相同的物理量是:
A.动能
B.速度
C.速率
D.重力所做的功.
小 结 应用动能定理解题一般步骤(尤其是变力功、曲线运动):
1.明确对象和过程:(通常是单个物体) 2.作二分析: ⑴受力分析
⑵运动情况及过程分析,确定初、末速度 3.确定各力做功及正负 4.建方程:
单项
一质量为 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,细线偏离竖直方向的角度为θ, 如图所示。则拉力F做的功是: A. mgLcosθ
第七章机械能守恒定律-习题课2
时,对轨道压力为多少?
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第七章
机械能守恒定律
解析:设小球在 A 点速度为 vA,在 B 点速度为 vB
2 vA 则在 A 点由向心力公式有:FN-mg=m R
v2 A 即 8mg-mg=m R 解得 vA= 7gR 由 A→B 用动能定理列方程
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第七章
机械能守恒定律
解析:以 m1 和 m2 为系统,取地面处重力势能为零,在 m1 下落至着地的过程中,根据机械能守恒定律得 1 1 2 m1gh=m2gh+ m1v1+ m2v2 2 2 2 m1 落地时,两物体的速率相等即 v1=v2=v ① ②
后来,m2 竖直上抛,取 m1 着地时 m2 所处位置的重力势能 1 为零,有 m2v2=m2gH 2
(2) 要注意研究组成系统内的物体相关联的物理量的关 系,一般说来,绕一轴转动的两物体角速度相同;通过不可
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伸长细绳连接的两物体速度大小相等.
第七章
机械能守恒定律
【针对训练】 2.如图所示,两物体质量分别为m1、 m2,且m1>m2,m1从离地面高h处由静止开始下落,试求m1 落地后,m2还能上升多高?(绳、轮质量摩擦均不考虑)
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① ② ③
vA=
答案:
3 gl,vB=2 5
3 gl 5 2
3 gl. 5
3 gl 5
第七章
机械能守恒定律
【题后总结】(1)对于多个物体组成的系统,研究对象的 选取是解题的关键环节,若选单个物体为研究对象时,机械 能可能不守恒,但选此物体与其他几个物体组成的系统为研
2017_2018学年高中物理第七章机械能守恒定律习题课3机械能守恒定律的应用课件新人教版必修2
解析
答案
二、多物体组成的系统机械能守恒问题
1. 多个物体组成的系统,就单个物体而言,机械能一般不守恒,但就系
统而言机械能往往是守恒的.
2.关联物体注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系.
3.机械能守恒定律表达式的选取技巧
(1)当研究对象为单个物体时,可优先考虑应用表达式 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
解析 答案
图6
√ D.物块a、b与地球组成的系统机械能守恒 √
1 2 3
3.(机械能守恒定律与动能定理的综合应用)如图7所示,
一内壁光滑的细管弯成半径为R=0.4 m的半圆形轨道CD, 竖直放置,其内径略大于小球的直径,水平轨道与半圆 形轨道在C处连接完好.置于水平轨道上的弹簧左端与竖直墙壁相连, 图7
解析 答案
(3)为了使小物块不离开轨道,并从轨道DE滑出,求竖直圆弧轨道的半径 应满足什么条件?
答案
R≤0.32 m
解析
答案
Ⅱ
当堂达标检测
1.(机械能是否守恒的判断)(多选) 如图5所示,一根轻弹簧
下端固定,竖立在水平面上.其正上方A位置有一只小球.小
球从静止开始下落,在B位置接触弹簧的上端,在C位置小
判断机械能是否守恒的方法:
(1)做功条件分析法:若物体系统内只有重力和弹力做功,其他力均不做
功,则系统机械能守恒,具体有三种表现:
①只受重力、弹力,不受其他力;
②除受重力、弹力外还受其他力,其他力不做功;
③除重力、弹力外还有其他力做功,但其他力做功的代数和为零.
(2)能量转化分析法:若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的
B处为弹簧原长状态的右端.将一个质量为m=0.8 kg的小球放在弹簧的右侧后,用 力水平向左推小球压缩弹簧至A处,然后将小球由静止释放,小球运动到C处时对 轨道的压力大小为F1=58 N.水平轨道以B处为界,左侧AB段长为x=0.3 m,与小球
2017-2018学年高中物理必修二(人教版)课件:第7章 机械能守恒定律 第7节
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第七章 机械能守恒定律
(多选)如图所示,电梯质量为M,在它的水平地板上放置一质量 为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动,当电梯的速度由 v1增 加到v2时,上升高度为H,则在这个过程中,下列说法或表达式正确的是 导学号 66904503 ( CD )
②单位相同:国际单位都是焦耳。
③因果关系:合外力的功是物体动能变化的原因。 (4)适用范围 动能定理应用广泛,直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、同时做
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功、分段做功等各种情况均适用。
第七章 机械能守恒定律
特别提醒:(1)动能定理说明了外力对物体所做的总功和动能变化间的一种 因果关系和数量关系,不可理解为功转变成了物体的动能,而是意味着“功引 起物体动能的变化”,即物体动能的变化是通过外力做功的过程来实现的。 (2)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的,一般以地面或 相对地面静止的物体为参考系。
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第七章 机械能守恒定律
1 1 2 A.对物体,动能定理的表达式为WN= mv 2 - mv 2 1 ,其中WN为支持力的 2 2 功 B.对电梯,动能定理的表达式为W合=0,其中W合为合力的功 1 2 1 2 C.对物体,动能定理的表达式为WN-mgH= mv2- mv1 2 2 1 2 1 2 D.对电梯,其所受合力做功为 Mv2- Mv1 2 2 解题指导:(1)应用动能定理时,要进行受力分析,分析在这个过程中有哪
4.功能关系
增加 ,其他形式的能转化为动能。 (1)合力做正功,物体动能_______ 减少 ,动能转化为其他形式的能。 (2)合力做负功,物体动能_______
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第七章 机械能守恒定律
(多选)如图所示,电梯质量为M,在它的水平地板上放置一质量 为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动,当电梯的速度由 v1增 加到v2时,上升高度为H,则在这个过程中,下列说法或表达式正确的是 导学号 66904503 ( CD )
②单位相同:国际单位都是焦耳。
③因果关系:合外力的功是物体动能变化的原因。 (4)适用范围 动能定理应用广泛,直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、同时做
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功、分段做功等各种情况均适用。
第七章 机械能守恒定律
特别提醒:(1)动能定理说明了外力对物体所做的总功和动能变化间的一种 因果关系和数量关系,不可理解为功转变成了物体的动能,而是意味着“功引 起物体动能的变化”,即物体动能的变化是通过外力做功的过程来实现的。 (2)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的,一般以地面或 相对地面静止的物体为参考系。
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第七章 机械能守恒定律
1 1 2 A.对物体,动能定理的表达式为WN= mv 2 - mv 2 1 ,其中WN为支持力的 2 2 功 B.对电梯,动能定理的表达式为W合=0,其中W合为合力的功 1 2 1 2 C.对物体,动能定理的表达式为WN-mgH= mv2- mv1 2 2 1 2 1 2 D.对电梯,其所受合力做功为 Mv2- Mv1 2 2 解题指导:(1)应用动能定理时,要进行受力分析,分析在这个过程中有哪
4.功能关系
增加 ,其他形式的能转化为动能。 (1)合力做正功,物体动能_______ 减少 ,动能转化为其他形式的能。 (2)合力做负功,物体动能_______
人教版高一物理必修2第七章机械能守恒定律第7节动能和动能定理专题全过程动能定理课件(共18张PPT)
2.被竖直上抛的物体其初速度和回到抛出点 的速度大小之比为k,设空气阻力在运动中 大小不变,则重力与阻力大小之比( )
A. k 1
k 1
C. k 2 1
k2 1
k 1
B. k 1 D. k 2 1
k2 1
3.如DB图A滑所到示A,点初时速速度度为刚v好0的为物零体。从如D果点物出体发从沿D 点以初速v1出发沿DCA滑到A点且速度也刚 好为零。物体与各处的动摩擦因数相同, 则:( )
则滑块最终停在BC面
上什么位置?
8.如图所示,AB与CD为两个斜面,分别与一个 光滑的圆弧形轨道相切,圆弧的圆心角为 θ=1200,半径为R。质量为m的小球在距地面 高为h的A处无初速度滑下,若小球与斜面的 动摩擦因数
为μ,物体在斜面
上(除圆弧外)共能
运动的路程为多少?
解方程得:x1=0.5m 物体A从斜面最高点回到斜面底端,利用动
能定理可得:
mgsinθ(x+x1)- μmgcosθ(x+x1)=Ek-0解得 Ek=63.6J
【典例试做3】
在离地面高为H处由静止开始落下一小球,它 在空中运动所受空气阻力恒为其重力的k倍, 而小球与地面相碰后,能以相同的速率反 弹,则小球从释放开始直到多次跳动后停 止。试求:
解析:由于此题目,不涉及各个过程的中间 速度,可利用全过程动能定理求解,可得
mg sin x1 mg cos x1 mg x2 mg sin x3 mg cos x3 0 0
解得
x1 sin x3 sin x1 cos x2 x3 cos
【典例试做2】
倾角为θ=370的斜面,底端有一质量为m=5kg 的物体A,它和斜面间的动摩擦因数为μ =0.45,用水平力F=100N推物体A,使A物由 静止沿斜面上升,在A沿斜面上升x=4.8m时 撤去力F。问撤去
人教版高中物理必修二课件 第七章 机械能守恒定律 7.7《动能和动能定理》优秀课件(2)
移为l,A位置时的速度为v1,B位置时的速度为v2。(w 用m 、v1、v2表示)
(1)该过程中F做多少功? W=FL
(2)该过程中F产生的加速度是多少?
由牛顿第二定律得:F=ma
(3)能否用v1、v2表示位移L?
L
v22 v12 2a
(4)将(2)(3)式代入(1)式将得到什么?
W 12mv22 12mv12
1
量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。
s 方法一:牛顿运动定律:
由 v2-v02 =2al 得
a= v2
2l
①
F合=F-F阻=F- kmg =ma ② mv2
由 ①②得F= 2l + kmg
方法二:动能定理:
s F
FN
f
解:对飞机
1找对象(常是单个物体)
由动能定理有
4运动情况分析
G
3
Fs-kmgs = 12mv2
H
h
解法一:分段列式
自由下落: 沙坑减速:
mgH12mv2 0 mgh fh012mv2
解法二:全程列式
mg(Hh) fh0
H
mg f
h
mg
• 问题4:动能定理是否可以应用于变力做功 或物体做曲线运动的情况,该怎样理解?
(微元法)把过程分解为很多小段,认为物 体在每小段运动中受到的力是恒力,运动的 轨迹是直线,这样也能得到动能定理.
程细节,尤其是求多过程、瞬间过程更有优势!):
1.明确对象和过程:(通常是单个物体) 2.作二分析:
⑴受力分析,确定各力做功及其正负 ⑵确定初、末速度,明确初末状态的动能 3.由动能定理列方程:
一质量为m、速度为v0 的汽车在关闭发动 例 机后于水平地面滑行了距离l 后停了下
(1)该过程中F做多少功? W=FL
(2)该过程中F产生的加速度是多少?
由牛顿第二定律得:F=ma
(3)能否用v1、v2表示位移L?
L
v22 v12 2a
(4)将(2)(3)式代入(1)式将得到什么?
W 12mv22 12mv12
1
量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。
s 方法一:牛顿运动定律:
由 v2-v02 =2al 得
a= v2
2l
①
F合=F-F阻=F- kmg =ma ② mv2
由 ①②得F= 2l + kmg
方法二:动能定理:
s F
FN
f
解:对飞机
1找对象(常是单个物体)
由动能定理有
4运动情况分析
G
3
Fs-kmgs = 12mv2
H
h
解法一:分段列式
自由下落: 沙坑减速:
mgH12mv2 0 mgh fh012mv2
解法二:全程列式
mg(Hh) fh0
H
mg f
h
mg
• 问题4:动能定理是否可以应用于变力做功 或物体做曲线运动的情况,该怎样理解?
(微元法)把过程分解为很多小段,认为物 体在每小段运动中受到的力是恒力,运动的 轨迹是直线,这样也能得到动能定理.
程细节,尤其是求多过程、瞬间过程更有优势!):
1.明确对象和过程:(通常是单个物体) 2.作二分析:
⑴受力分析,确定各力做功及其正负 ⑵确定初、末速度,明确初末状态的动能 3.由动能定理列方程:
一质量为m、速度为v0 的汽车在关闭发动 例 机后于水平地面滑行了距离l 后停了下
高中物理 第7章 机械能守恒定律 习题课 动能定理的应用课件 高一物理课件
12/9/2021
第十页,共三十二页。
图 7-Ⅰ-3 (1)物体与 BC 轨道间的动摩擦因数; (2)物体第 5 次经过 B 点时的速度; (3)物体最后停止的位置(距 B 点多少米)。
12/9/2021
第十一页,共三十二页。
[自主解答] (1)由动能定理得 mg(H-h)-μmgxBC=0-12mv21,解得 μ=0.5。 (2)物体第 5 次经过 B 点时,物体在 BC 上滑动了 4 次,由动能定理得 mgH-μmg·4xBC=12mv22-12mv12, 解得 v2=4 11 m/s。
[例 1] 如图 7-Ⅰ-1 所示,质量为 m 的小球用 长为 L 的轻质细线悬于 O 点,与 O 点处于同一水平线
上的 P 点处有一个光滑的细钉,已知 OP=L2,在 A 点 给小球一个水平向左的初速度 v0,发现小球恰能到达 跟 P 点在同一竖直线上的最高点 B。
12/9/2021
第二页,共三十二页。
s=2gh-μRg2+v02=2×10×0(.30.20×-110.0)+4.02 m
Байду номын сангаас=280 m。
12/9/2021
第十八页,共三十二页。
答案(dáàn) 280 m
题型三 动能定理和动力学方法的综合(zōnghé)应用
动能定理常与平抛运动、圆周运动相结合,解决 这类问题要特别注意:
1.与平抛运动相结合时,要注意应用 运 (yìngyòng) 动的合成与分解的方法,如分解位移或分解速度求平 抛运动的有关物理量。
12/9/2021
第三十页,共三十二页。
2021/12/9
第三十一页,共三十二页。
内容 总结 (nèiróng)
习题课 动能定理的应用。利用动能定理求变力的功是最常用的方法。质点自P滑到Q的过程中, 克服摩擦力所做的功为。若物体与两斜面(xiémiàn)的动摩擦因数为0.02,则物体在两斜面(xiémiàn)上
高中物理 第七章 机械能守恒定律 7 动能和动能定理课件 高中物理课件 (2)
第七页,共七十九页。
主题一 动能的表达式 【问题探究】
1.如图所示,让同一辆小车分别(fēnbié)从同一斜面的不同高度由静 止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰,会观察到什么现象?说
明了什么问题?
第八页,共七十九页。
第九页,共七十九页。
提示:现象:质量相同,高度越高的小车把木块推得越远。 结论:质量相同,高度越高,小车滑至水平面的速度越大,对木块 做功越多,说明物体(wùtǐ)动能大小与物体(wùtǐ)的速度大小有 关,速度越大,动能越大。
第二十五页,共七十九页。
【解析】选A、C。动能是物体由于运动而具有的能量,所以 (suǒyǐ)运动的物体都具有动能,故A正确;动能只能为正值,故B错 误;由于速度为矢量,当方向变化时,若其速度大小不变,则动能并 不改变,故C正确;做匀速圆周运动的物体动能不变,但并不处于 平衡状态,故D错误。
第二十六页,共七十九页。
第二十一页,共七十九页。
【规律方法】 动能与速度的三种关系 (1)数值关系:Ek= mv2,1 速度v越大,动能Ek越大。 (2)瞬时关系:动能和速2 度均为状态(zhuàngtài)量,二者具有瞬时对
应关系。
第二十二页,共七十九页。
(3)变化关系:动能是标量,速度是矢量。当动能发生变化时,物 体的速度(大小)一定(yīdìng)发生了变化,当速度发生变化时,可能 仅是速度方向的变化,物体的动能可能不变。
7.动能 和动能 定理 (dòngnéng)
(dòngnéng)
第一页,共七十九页。
第二页,共七十九页。
1.动能: 任务驱动 一个(yī ɡè)做匀速圆周运动的物体,速度时刻变化,其 动能是否变化? 提示:动能不变。
第三页,共七十九页。
主题一 动能的表达式 【问题探究】
1.如图所示,让同一辆小车分别(fēnbié)从同一斜面的不同高度由静 止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰,会观察到什么现象?说
明了什么问题?
第八页,共七十九页。
第九页,共七十九页。
提示:现象:质量相同,高度越高的小车把木块推得越远。 结论:质量相同,高度越高,小车滑至水平面的速度越大,对木块 做功越多,说明物体(wùtǐ)动能大小与物体(wùtǐ)的速度大小有 关,速度越大,动能越大。
第二十五页,共七十九页。
【解析】选A、C。动能是物体由于运动而具有的能量,所以 (suǒyǐ)运动的物体都具有动能,故A正确;动能只能为正值,故B错 误;由于速度为矢量,当方向变化时,若其速度大小不变,则动能并 不改变,故C正确;做匀速圆周运动的物体动能不变,但并不处于 平衡状态,故D错误。
第二十六页,共七十九页。
第二十一页,共七十九页。
【规律方法】 动能与速度的三种关系 (1)数值关系:Ek= mv2,1 速度v越大,动能Ek越大。 (2)瞬时关系:动能和速2 度均为状态(zhuàngtài)量,二者具有瞬时对
应关系。
第二十二页,共七十九页。
(3)变化关系:动能是标量,速度是矢量。当动能发生变化时,物 体的速度(大小)一定(yīdìng)发生了变化,当速度发生变化时,可能 仅是速度方向的变化,物体的动能可能不变。
7.动能 和动能 定理 (dòngnéng)
(dòngnéng)
第一页,共七十九页。
第二页,共七十九页。
1.动能: 任务驱动 一个(yī ɡè)做匀速圆周运动的物体,速度时刻变化,其 动能是否变化? 提示:动能不变。
第三页,共七十九页。
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将在转台上滑动,此时转台开始匀速转动.设物体的最大
静摩擦力近似等于滑动摩擦力,则在整个过程中摩擦力 图5
对物体做的功是
A.0 B.2μmgR μmgR D. 2
C.2πμmgR
2.(利用动能定理分析多过程问题)滑板运动是极限运动的鼻祖,许多极限运动项 目均由滑板项目延伸而来.如图6是滑板运动的轨道,BC和DE是两段光滑圆弧形 轨道,BC段的圆心为O点,圆心角为60°,半径OC与水平轨道CD垂直,水平轨 道CD段粗糙且长8 m.某运动员从轨道上的A点以3 m/s的速度水平滑出,在B点刚 好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道BC,经CD轨道后冲上DE轨道,到达E点时 速度减为零,然后返回.已知运动员和滑板的总质量为60 kg,B、E两点到水平
若此人缓慢地将绳从 A 点拉到 B 点,且 A 、 B 两点处
绳与水平方向的夹角分别为37°和30°,则此人拉
绳的力做了多少功?(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,
cos 37°=0.8,不计滑轮的摩擦) 答案 100 J
图2
二、利用动能定理分析多过程问题
一个物体的运动如果包含多个运动阶段,可以选择分段或全程应用动能定理.
(1)分段应用动能定理时,将复杂的过程分割成一个个子过程,对每个子过程
的做功情况和初、末动能进行分析,然后针对每个子过程应用动能定理列式,
然后联立求解.
(2)全程应用动能定理时,分析整个过程中出现过的各力的做功情况,分析每
个力做的功,确定整个过程中合外力做的总功,然后确定整个过程的初、末
动能,针对整个过程利用动能定理列式求解.
位移或分解速度求平抛运动的有关物理量.
(2)与竖直平面内的圆周运动相结合时,应特别注意隐藏的临界条件:
①有支撑效果的竖直平面内的圆周运动,物体能通过最高点的临界条件
为vmin=0.
②没有支撑效果的竖直平面内的圆周运动,物体能通过最高点的临界条
件为vmin= gR .
例3 如图4所示,一可以看成质点的质量m=2 kg 的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飞出后,恰好 从A点沿切线方向进入圆弧轨道,其中B为轨道的
最低点,C为最高点且与水平桌面等高,圆弧AB对 计空气阻力,g取10 m/s2.
(1)求小球的初速度v0的大小;
图4
应的圆心角θ=53°,轨道半径R=0.5 m.已知sin 53=0.8,cos 53°=0.6,不
答案
3 m/s
(2)若小球恰好能通过最高点C,求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功.
答案
第七章
习题课2 动能定理的应用
学习目标
1.进一步理解动能定理,领会应用动能定理解题的优越性.
2.会利用动能定理分析变力做功、曲线运动以及多过程问题.
内容索引
Ⅰ重点知识探究
Ⅱ当堂达标检测
重点知识探究
一、利用动能定理求变力的功
1.动能定理不仅适用于求恒力做功,也适用于求变力做功,同时因为不 涉及变力作用的过程分析,应用非常方便. 2.利用动能定理求变力的功是最常用的方法,当物体受到一个变力和几
轨道CD的竖直高度分别为h和H,且h=2 m,H=2.8 m,g取10 m/s2.求:
图6
(1)运动员从A点运动到达B点时的速度大小vB;
答案 6 m/s
解析 v0 由题意可知:vB=cos 60° 解得:vB=6 m/s.
(2)轨道CD段的动摩擦因数μ;
答案 0.125
1 解析 从 B 点到 E 点,由动能定理可得:mgh-μmgxCD-mgH=0-2mvB 2
代入数据可得:μ=0.125.
(3)通过计算说明,第一次返回时,运动员能否回到B点?如能,请求出回 到B点时速度的大小;如不能,则最后停在何处?
答案 不能回到B处,最后停在D点左侧6.4 m处(或C点右侧1.6 m处)
当题目不涉及中间量时,选择全程应用动能定理更简单,更方便.
注意:当物体运动过程中涉及多个力做功时,各力对应的位移可能不 相同,计算各力做功时,应注意各力对应的位移.计算总功时,应计算 整个过程中出现过的各力做功的代数和.
例2 如图3所示,右端连有一个光滑弧形槽的水
平桌面AB长L=1.5 m,一个质量为m=0.5 kg的木
块在F=1.5 N的水平拉力作用下,从桌面上的A 间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10 m/s2.求:
(1)木块沿弧形槽上升的最大高度(木块未离开弧形槽); 答案 0.15 m
图3
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
(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.
图1
答案 5mg
(2)小球在BC运动过程中,摩擦力对小球做的功.
答案
3 -4mgd
vC 2 1 2 1 解析 在 C 点,mg=m d .小球从 B 运动到 C 的过程:2mvC -2mv2=-mgd+ 2 3 Wf,得 Wf=-4mgd.
针对训练
如图 2 所示,某人利用跨过定滑轮的轻
绳拉质量为10 kg 的物体.定滑轮的位置比A点高3 m.
-4 J
mvC 2 解析 在最高点 C 处有 mg= R ,小球从桌面到 C 点,由动能定理得 Wf 1 1 2 =2mvC -2mv0 2,代入数据解得 Wf=-4 J.
当堂达标检测
1.(用动能定理求变力的功 ) 如图5所示,质量为m的物体 与水平转台间的动摩擦因数为 μ,物体与转轴相距 R,物 体随转台由静止开始转动 .当转速增至某一值时,物体即
答案ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.75 m
解析 设木块离开B点后沿桌面滑动的最大距离为x.
由动能定理得:mgh-Ffx=0
mgh 0.5×10×0.15 所以:x= F = m=0.75 m 1.0 f
三、动能定理在平抛、圆周运动中的应用
动能定理常与平抛运动、圆周运动相结合,解决这类问题要特别注意:
(1)与平抛运动相结合时,要注意应用运动的合成与分解的方法,如分解
个恒力作用时,可以用动能定理间接求变力做的功,即W变+W其他=ΔEk.
例1 如图1所示,质量为m的小球自由下落d后,沿竖直面
1 内的固定轨道ABC运动,AB是半径为d的 光滑圆弧,BC 4
是直径为d的粗糙半圆弧(B是轨道的最低点).小球恰能通过
圆弧轨道的最高点C.重力加速度为g,求:
(1)小球运动到B处时对轨道的压力大小.