《动能动能定理》PPT课件_OK
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每个小格表示2×2 m=4 m,数格数时,大于半格的记为1 格,小于半格的舍去. (3)2~14 s内阻力是变力.
【解析】 (1)从题图中可以看出,在 0~2 s 运动员做匀加 速运动,其加速度大小为
a=vtt=126 m/s2=8 m/s2 设此过程中运动员受到的阻力大小为 Ff,根据牛顿第二定 律,有 mg-Ff=ma 得 Ff=m(g-a)=80×(10-8)N=160 N 0~2 s 内下落高度 h′=v2tt=126×2 m=16 m 阻力做功 W=-Ffh′=-2560 J.
D.W=10.8 J
解析:选 B.碰撞前后速度方向相反,Δv=v-(-v)=12 m/s,A 错 B 对;动能与速度方向无关,碰撞前后的动能均
为 E′k=Ek=12mv2=5.4 J,所以 ΔEk=0,故 C、D 错.
二、动能定理的应用 1.运用动能定理须注意的问题 (1)应用动能定理解题时,在分析过程的基础上无需深究物 体运动过程中状态变化的细节,只需考虑整个过程的功及 过程始末的动能. (2)若过程包含了几个运动性质不同的分过程,既可分段考 虑,也可整个过程考虑.但求功时,有些力不是全过程都 作用的,必须根据不同的情况分别对待求出总功,计算时 要把各力的功连同符号(正负)一同代入公式.
第2讲 动能 动能定理
本节目录
基
要
考
技
知
础
点
点
法
能
再
透
探
提
演
现
析
究
炼
练
对
直
讲
思
轻
点
击
练
维
巧
自
高
互
升
夺
测
考
动
华
冠
基础再现对点自测
知识清单 一、动能 1.定义:物体由于__运__动___而具有的能.
2.表达式:Ek=__12_m_v_2___.
3.单位:__焦__耳__,1 J=1 N·m=1 kg·m2/s2.
2.公式:Ep=____m__g.h
3.矢标性:重力势能是____标量,但有正、负,其意义是表 示物体的重力势能比它在____参__考__平__面_上大还是小,这与功 的正、负的物理意义不同.
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4.特点 (1)系统性:重力势能是______地和球______物共体有的. (2)相对性:重力势能的大小与_____参__考__平_的面选取有关.重 力势能的变化是_____绝的对,与参考平面的选取_____无.关
即时应用1 (2013·三明一中模拟)一个质量为0.3 kg的弹性
小球,在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞
后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同,
则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小
球做功的大小W为( )
A.Δv=0
B.Δv=12 m/s
C.W=5.4 J
中的v-t图象,试根据图象(g取10 m/s2)
(1)求0~2 s内阻力做的功; (2)估算14 s内运动员下落的高度及克服阻力做的功; (3)估算运动员从飞机上跳下到着地的时间.
【思路点拨】 解答本题时应注意以下三点: (1)运动员在前2 s内做匀加速直线运动,阻力恒定.
(2)v-t图象与t轴所围的面积表示运动员下落的高度;图中
热身体验 1.关于某物体动能的一些说法,正确的是( ) A.物体的动能变化,速度一定变化 B.物体的速度变化,动能一定变化 C.物体的速度变化大小相同时,其动能变化大小也一定 相同 D.选择不同的参考系时,动能可能为负值
2.物体在合力作用下做直线运动的 v-t 图象如图所示.下 列表述不.正确的是( )
要点透析直击高考
一、对动能定理的理解 1.动能定理公式中等号的意义 等号表明合力做功与物体动能的变化间的三个关系: (1)数量关系:即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量 代换关系.可以通过计算物体动能的变化,求合力的功,进 而求得某一力的功. (2)单位相同:国际单位都是焦耳. (3)因果关系:合外力的功是引起物体动能变化的原因.
知能演练轻巧夺冠
本部分内容讲解结束
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第3讲 机械能守恒定律
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冠
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基础再现对点自测
知识清单 一、重力势能 1.定义:物体的重力势能等于它所受____重与力____高_的度乘积.
动能对应)、位移(与做功距离对应)等,然后结合动能定理 求解.
技法提炼思维升华
方法技巧
用分析法解决多过程问题
【范例】 (15分)(2013·豫南九校联考)如图所示,装置由
AB、BC、CD三段轨道组成,轨道交接处均由很小的圆弧
平滑连接,其中轨道AB、CD段是光滑①的,水平轨道BC
的长度x=5 m,轨道CD足够长且倾角θ=37°②,A、D两
2.动能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等,在
处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑使用动能定 理.由于只需要从力在整个位移内做的功和这段位移始末 两状态动能变化去考虑,无需注意其中运动状态变化的细 节,同时动能和功都是标量,无方向性,所以无论是直线 运动还是曲线运动,计算都会特别方便. 3.高中阶段动能定理中的位移和速度应以地面或相对地面 静止的物体为参考系. 特别提醒:动能定理说明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.
考点探究讲练互动
考点 1 应用动能定理求变力的功 例1 如图所示,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.则: (1)小球到达 B 点时的速率? (2)若不计空气阻力,则初速度 v0 为多少? (3)若初速度 v0=3 gL,则在小球从 A 到 B 的过程中克服空 气阻力做了多少功?
5.重力做功与重力势能变化的关系 重力做正功时,重力势能_____减_;小 重力做负功时,重力势 能_____增;大重力做多少正(负)功,重力势能就____减__小__(_增_多大)
(2)从图中估算得出运动员在 14 s 内下落了
h=39.5×2×2 m=158 m
根据动能定理,有 mgh-Wf=12mv2
所以有
Wf
=
mgh
-
1 2
mv2
=
(80×10×158
-
1 2
×80×62)J≈1.25×105 J.
(3)14 s 后运动员做匀速运动的时间为
t′=H-v h=500-6 158 s=57 s
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个力的做功情况,然后求 各个外力做功的代数和.
(3)明确物体在过程始末状态的动能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.
即时应用2 人骑自行车下坡,坡长l=500 m,坡高h=8 m,人
4.矢标性:_标___量. 5.瞬时性:v是瞬时速度.
6.相对性:物体的动能相对于不同的参考系一般不同.
二、动能定理 1.内容:合外力对物体所做的功等于物体_动__能__的__变__化___.
2.表达式:W=Ek2-Ek1=__12_m_v_22_-__12_m_v__21 _.
3.适用范围 (1)动能定理既适用于直线运动,也适用于__曲__线__运动. (2)既适用于恒力做功,也适用于__变__力__做功. (3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以不同 时作用.
点离轨道BC的高度分别为h1=4.30 m、h2=1.35 m.现让质 量为m的小滑块自A点由静止释放.已知小滑块与轨道BC间
的动摩擦因数μ=0.5③,重力加速度g取10 m/s2,sin37°=
0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小; (2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔; (3)小滑块最终停止的位置距B点④的距离.
【答案】 (1)3 m/s (2)2 s (3)1.4 m
【方法提炼】 分析法是将未知推演还原为已知的思维方 法,用分析法研究问题时,需要把问题化整为零,然后逐 步引向待求量,具体来讲包括三个方面: (1)在空间上可以把整体分解为几个部分,如力学中的隔离, 电路的分解等; (2)在时间上把全过程分解为几个阶段:如运动过程可分解 为性质不同的各个阶段; (3)对复杂的整体进行各种因素、各个方面和属性的分析.
和车总质量为100 kg,下坡时初速度为4 m/s,人不踏车的
情况下,到达坡底时车速为10 m/s,g取10 m/s2,则下坡过程
中阻力所做的功为( )
A.-4000 J
ห้องสมุดไป่ตู้
B.-3800 J
C.-5000 J
D.-4200 J
解析:选 B.下坡过程中有重力和阻力做功,支持力不做功, 由动能定理得:mgh+W 阻=12mv22-12mv21,代入数据解得: W 阻=-3800 J,故 B 正确.
A.在 0~1 s 内,合力做正功 B.在 0~2 s 内,合力总是做正功 C.在 1~2 s 内,合力做负功 D.在 0~3 s 内,合力做的总功为零
热身体验答案与解析 1.解析:选A.动能大小与速度大小有关,与速度方向无关, 动能变化,速度大小一定变化,故A正确;速度变化,速度 的大小可能不变,故B错;速度大小变化相同,动能变化大 小不一定相同,C错;动能不可能为负值,D错. 2.解析:选B.0~1 s内,速度增大,动能增加,合力做正功,A 对;1~2 s内物体动能减小,合力做负功,故C对B错;0 s 和3 s时,动能均为零,0~3 s内总功为零,故D正确.
【思路点拨】 空气阻力是变力,计算克服阻力做的 功可用动能定理.
【解析】 (1)小球恰能到达最高点 B,有 mg=mvL2B, 2
得 vB=
g2L.
(2)从 A→B 由动能定理得
-mgL+L2=12mv2B-12mv20
可求出 v0= 7g2L. (3)由动能定理得
-mgL+L2-W 阻=12mv2B-12mv20
动的总路程.
【答题模板】 (1)小滑块从 A→B→C→D 过程中,由动能 定理得:mg(h1-h2)-μmgx=12mv2D-0(3 分) 将 h1、h2、x、μ、g 代入得:vD=3 m/s.(2 分) (2)小滑块从 A→B→C 过程中,由动能定理得 mgh1-μmgx=12mv2C(1 分) 将 h1、x、μ、g 代入得:vC=6 m/s(1 分) 小滑块沿 CD 段上滑的加速度大小 a=gsinθ=6 m/s2(1 分) 小滑块沿 CD 段上滑到最高点的时间 t1=vaC=1 s(1 分)
运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间
t 总=t+t′=(14+57)s=71 s.
【答案】 (1)-2560 J (2)158 m 1.25×105 J (3)71 s 【规律总结】 解决这类问题首先要分清图象的类型.若
是F-x图象与坐标轴围成的图形的面积表示做的功;若是 v-t图象,可提取的信息有:加速度(与F合对应)、速度(与
寻规探法
批注①:AB、CD段光滑,滑块在上面运动时只有重力做 功,从A→D,根据重力做功特点来确定; 批注②:根据CD倾角可求加速度,进一步求时间; 批注③:在BC段只有摩擦力做功,根据滑动摩擦力做功的 特点表示WFf=-μmgx总; 批注④:滑块只能停在BC段上,从开始由A点下滑到最终 停下来的过程应用动能定理列方程,可解决滑块在BC段运
由对称性可知,小滑块从最高点滑回 C 点的时间 t2=t1=1 s 故小滑块第一次与第二次通过 C 点的时间间隔 t=t1+t2=2 s.(1 分) (3)对小滑块运动全过程应用动能定理,设小滑块在水平轨 道上运动的总路程为 x 总.有 mgh1=μmgx 总(2 分) 将 h1、μ 代入得 x 总=8.6 m(2 分) 故小滑块最终停止的位置距 B 点的距离为 2x-x 总=1.4 m.(1 分)
可求出 W 阻= 141mgL.
【答案】 (1)
gL 2
(2)
7gL 2
(3)141mgL
【方法技巧】 用动能定理求变力的功,是非常方便的, 但是必须已知物体始末两个状态的速度,以及在中间过程 中其他力对物体做功情况.
考点2 动能定理与图象结合问题 例2 总质量为80 kg的跳伞运动员从离地500 m的直升机上 跳下,经过2 s拉开绳索开启降落伞.如图所示是跳伞过程
【解析】 (1)从题图中可以看出,在 0~2 s 运动员做匀加 速运动,其加速度大小为
a=vtt=126 m/s2=8 m/s2 设此过程中运动员受到的阻力大小为 Ff,根据牛顿第二定 律,有 mg-Ff=ma 得 Ff=m(g-a)=80×(10-8)N=160 N 0~2 s 内下落高度 h′=v2tt=126×2 m=16 m 阻力做功 W=-Ffh′=-2560 J.
D.W=10.8 J
解析:选 B.碰撞前后速度方向相反,Δv=v-(-v)=12 m/s,A 错 B 对;动能与速度方向无关,碰撞前后的动能均
为 E′k=Ek=12mv2=5.4 J,所以 ΔEk=0,故 C、D 错.
二、动能定理的应用 1.运用动能定理须注意的问题 (1)应用动能定理解题时,在分析过程的基础上无需深究物 体运动过程中状态变化的细节,只需考虑整个过程的功及 过程始末的动能. (2)若过程包含了几个运动性质不同的分过程,既可分段考 虑,也可整个过程考虑.但求功时,有些力不是全过程都 作用的,必须根据不同的情况分别对待求出总功,计算时 要把各力的功连同符号(正负)一同代入公式.
第2讲 动能 动能定理
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基
要
考
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知
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能
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升
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测
考
动
华
冠
基础再现对点自测
知识清单 一、动能 1.定义:物体由于__运__动___而具有的能.
2.表达式:Ek=__12_m_v_2___.
3.单位:__焦__耳__,1 J=1 N·m=1 kg·m2/s2.
2.公式:Ep=____m__g.h
3.矢标性:重力势能是____标量,但有正、负,其意义是表 示物体的重力势能比它在____参__考__平__面_上大还是小,这与功 的正、负的物理意义不同.
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4.特点 (1)系统性:重力势能是______地和球______物共体有的. (2)相对性:重力势能的大小与_____参__考__平_的面选取有关.重 力势能的变化是_____绝的对,与参考平面的选取_____无.关
即时应用1 (2013·三明一中模拟)一个质量为0.3 kg的弹性
小球,在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞
后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同,
则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小
球做功的大小W为( )
A.Δv=0
B.Δv=12 m/s
C.W=5.4 J
中的v-t图象,试根据图象(g取10 m/s2)
(1)求0~2 s内阻力做的功; (2)估算14 s内运动员下落的高度及克服阻力做的功; (3)估算运动员从飞机上跳下到着地的时间.
【思路点拨】 解答本题时应注意以下三点: (1)运动员在前2 s内做匀加速直线运动,阻力恒定.
(2)v-t图象与t轴所围的面积表示运动员下落的高度;图中
热身体验 1.关于某物体动能的一些说法,正确的是( ) A.物体的动能变化,速度一定变化 B.物体的速度变化,动能一定变化 C.物体的速度变化大小相同时,其动能变化大小也一定 相同 D.选择不同的参考系时,动能可能为负值
2.物体在合力作用下做直线运动的 v-t 图象如图所示.下 列表述不.正确的是( )
要点透析直击高考
一、对动能定理的理解 1.动能定理公式中等号的意义 等号表明合力做功与物体动能的变化间的三个关系: (1)数量关系:即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量 代换关系.可以通过计算物体动能的变化,求合力的功,进 而求得某一力的功. (2)单位相同:国际单位都是焦耳. (3)因果关系:合外力的功是引起物体动能变化的原因.
知能演练轻巧夺冠
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第3讲 机械能守恒定律
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本节目录
基
要
考
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知
础
点
点
法
能
再
透
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提
演
现
析
究
炼
练
对
直
讲
思
轻
点
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维
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自
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互
升
夺
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考
动
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基础再现对点自测
知识清单 一、重力势能 1.定义:物体的重力势能等于它所受____重与力____高_的度乘积.
动能对应)、位移(与做功距离对应)等,然后结合动能定理 求解.
技法提炼思维升华
方法技巧
用分析法解决多过程问题
【范例】 (15分)(2013·豫南九校联考)如图所示,装置由
AB、BC、CD三段轨道组成,轨道交接处均由很小的圆弧
平滑连接,其中轨道AB、CD段是光滑①的,水平轨道BC
的长度x=5 m,轨道CD足够长且倾角θ=37°②,A、D两
2.动能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等,在
处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑使用动能定 理.由于只需要从力在整个位移内做的功和这段位移始末 两状态动能变化去考虑,无需注意其中运动状态变化的细 节,同时动能和功都是标量,无方向性,所以无论是直线 运动还是曲线运动,计算都会特别方便. 3.高中阶段动能定理中的位移和速度应以地面或相对地面 静止的物体为参考系. 特别提醒:动能定理说明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.
考点探究讲练互动
考点 1 应用动能定理求变力的功 例1 如图所示,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.则: (1)小球到达 B 点时的速率? (2)若不计空气阻力,则初速度 v0 为多少? (3)若初速度 v0=3 gL,则在小球从 A 到 B 的过程中克服空 气阻力做了多少功?
5.重力做功与重力势能变化的关系 重力做正功时,重力势能_____减_;小 重力做负功时,重力势 能_____增;大重力做多少正(负)功,重力势能就____减__小__(_增_多大)
(2)从图中估算得出运动员在 14 s 内下落了
h=39.5×2×2 m=158 m
根据动能定理,有 mgh-Wf=12mv2
所以有
Wf
=
mgh
-
1 2
mv2
=
(80×10×158
-
1 2
×80×62)J≈1.25×105 J.
(3)14 s 后运动员做匀速运动的时间为
t′=H-v h=500-6 158 s=57 s
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个力的做功情况,然后求 各个外力做功的代数和.
(3)明确物体在过程始末状态的动能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.
即时应用2 人骑自行车下坡,坡长l=500 m,坡高h=8 m,人
4.矢标性:_标___量. 5.瞬时性:v是瞬时速度.
6.相对性:物体的动能相对于不同的参考系一般不同.
二、动能定理 1.内容:合外力对物体所做的功等于物体_动__能__的__变__化___.
2.表达式:W=Ek2-Ek1=__12_m_v_22_-__12_m_v__21 _.
3.适用范围 (1)动能定理既适用于直线运动,也适用于__曲__线__运动. (2)既适用于恒力做功,也适用于__变__力__做功. (3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以不同 时作用.
点离轨道BC的高度分别为h1=4.30 m、h2=1.35 m.现让质 量为m的小滑块自A点由静止释放.已知小滑块与轨道BC间
的动摩擦因数μ=0.5③,重力加速度g取10 m/s2,sin37°=
0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小; (2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔; (3)小滑块最终停止的位置距B点④的距离.
【答案】 (1)3 m/s (2)2 s (3)1.4 m
【方法提炼】 分析法是将未知推演还原为已知的思维方 法,用分析法研究问题时,需要把问题化整为零,然后逐 步引向待求量,具体来讲包括三个方面: (1)在空间上可以把整体分解为几个部分,如力学中的隔离, 电路的分解等; (2)在时间上把全过程分解为几个阶段:如运动过程可分解 为性质不同的各个阶段; (3)对复杂的整体进行各种因素、各个方面和属性的分析.
和车总质量为100 kg,下坡时初速度为4 m/s,人不踏车的
情况下,到达坡底时车速为10 m/s,g取10 m/s2,则下坡过程
中阻力所做的功为( )
A.-4000 J
ห้องสมุดไป่ตู้
B.-3800 J
C.-5000 J
D.-4200 J
解析:选 B.下坡过程中有重力和阻力做功,支持力不做功, 由动能定理得:mgh+W 阻=12mv22-12mv21,代入数据解得: W 阻=-3800 J,故 B 正确.
A.在 0~1 s 内,合力做正功 B.在 0~2 s 内,合力总是做正功 C.在 1~2 s 内,合力做负功 D.在 0~3 s 内,合力做的总功为零
热身体验答案与解析 1.解析:选A.动能大小与速度大小有关,与速度方向无关, 动能变化,速度大小一定变化,故A正确;速度变化,速度 的大小可能不变,故B错;速度大小变化相同,动能变化大 小不一定相同,C错;动能不可能为负值,D错. 2.解析:选B.0~1 s内,速度增大,动能增加,合力做正功,A 对;1~2 s内物体动能减小,合力做负功,故C对B错;0 s 和3 s时,动能均为零,0~3 s内总功为零,故D正确.
【思路点拨】 空气阻力是变力,计算克服阻力做的 功可用动能定理.
【解析】 (1)小球恰能到达最高点 B,有 mg=mvL2B, 2
得 vB=
g2L.
(2)从 A→B 由动能定理得
-mgL+L2=12mv2B-12mv20
可求出 v0= 7g2L. (3)由动能定理得
-mgL+L2-W 阻=12mv2B-12mv20
动的总路程.
【答题模板】 (1)小滑块从 A→B→C→D 过程中,由动能 定理得:mg(h1-h2)-μmgx=12mv2D-0(3 分) 将 h1、h2、x、μ、g 代入得:vD=3 m/s.(2 分) (2)小滑块从 A→B→C 过程中,由动能定理得 mgh1-μmgx=12mv2C(1 分) 将 h1、x、μ、g 代入得:vC=6 m/s(1 分) 小滑块沿 CD 段上滑的加速度大小 a=gsinθ=6 m/s2(1 分) 小滑块沿 CD 段上滑到最高点的时间 t1=vaC=1 s(1 分)
运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间
t 总=t+t′=(14+57)s=71 s.
【答案】 (1)-2560 J (2)158 m 1.25×105 J (3)71 s 【规律总结】 解决这类问题首先要分清图象的类型.若
是F-x图象与坐标轴围成的图形的面积表示做的功;若是 v-t图象,可提取的信息有:加速度(与F合对应)、速度(与
寻规探法
批注①:AB、CD段光滑,滑块在上面运动时只有重力做 功,从A→D,根据重力做功特点来确定; 批注②:根据CD倾角可求加速度,进一步求时间; 批注③:在BC段只有摩擦力做功,根据滑动摩擦力做功的 特点表示WFf=-μmgx总; 批注④:滑块只能停在BC段上,从开始由A点下滑到最终 停下来的过程应用动能定理列方程,可解决滑块在BC段运
由对称性可知,小滑块从最高点滑回 C 点的时间 t2=t1=1 s 故小滑块第一次与第二次通过 C 点的时间间隔 t=t1+t2=2 s.(1 分) (3)对小滑块运动全过程应用动能定理,设小滑块在水平轨 道上运动的总路程为 x 总.有 mgh1=μmgx 总(2 分) 将 h1、μ 代入得 x 总=8.6 m(2 分) 故小滑块最终停止的位置距 B 点的距离为 2x-x 总=1.4 m.(1 分)
可求出 W 阻= 141mgL.
【答案】 (1)
gL 2
(2)
7gL 2
(3)141mgL
【方法技巧】 用动能定理求变力的功,是非常方便的, 但是必须已知物体始末两个状态的速度,以及在中间过程 中其他力对物体做功情况.
考点2 动能定理与图象结合问题 例2 总质量为80 kg的跳伞运动员从离地500 m的直升机上 跳下,经过2 s拉开绳索开启降落伞.如图所示是跳伞过程