2022高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.6 專題破解動能定理與圖象問題學(xué)案 新人教版必修2

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1、2022高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.6 專題破解動能定理與圖象問題學(xué)案 新人教版必修2 一、考點(diǎn)突破 知識點(diǎn) 考綱要求 題型 分值 動能定理 會分析圖象反映的物理過程，并用動能定理求解 選擇題 6分 二、重難點(diǎn)提示 由圖象分析物體的運(yùn)動過程。 動能定理與圖象結(jié)合問題的分析方法? （1）首先看清楚所給圖象的種類（如v－t圖象、F－x圖象、Ek－x圖象等）。 （2）挖掘圖象的隱含條件——求出所需要的物理量，如由v－t圖象所包圍的“面積”求位移，由F－x圖象所包圍的“面積”求功等。 （3）再分析還有哪些力做功，根據(jù)圖像計(jì)算出或直接讀出研究對象初

2、末狀態(tài)的速度，根據(jù)動能定理列方程，可求出相應(yīng)的物理量。 例題1 （大連一中檢測）某物體同時(shí)受到兩個在同一直線上的力F1、F2的作用，由靜止開始做直線運(yùn)動，力F1、F2與位移x的關(guān)系圖象如圖所示，在物體開始運(yùn)動后的前4.0 m內(nèi)，物體具有最大動能時(shí)對應(yīng)的位移是（　?。? A. 2.0 m　　　　　　　　 B. 1.0 m C. 3.0 m D. 4.0 m 思路分析：由圖知x＝2.0 m時(shí)，F(xiàn)合＝0，此前F合做正功而此后F合做負(fù)功，故x＝2.0 m時(shí)動能最大。 答案：A 例題2 如圖甲所示，一足夠長、與水平面夾角θ＝53°的傾斜軌道與豎直面內(nèi)的光滑圓軌道相接，圓

3、軌道的半徑為R，其最低點(diǎn)為A，最高點(diǎn)為B。可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊與斜軌間有摩擦，物塊從斜軌上某處由靜止釋放，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)與軌道間壓力的大小F與釋放的位置距最低點(diǎn)的高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示，不計(jì)小球通過A點(diǎn)時(shí)的能量損失，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝，cos 53°＝，求： （1）物塊與斜軌間的動摩擦因數(shù)μ； （2）物塊的質(zhì)量m。 思路分析：（1）由題圖乙可知，當(dāng)h1＝5R時(shí)，物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)與軌道間壓力的大小為0，設(shè)此時(shí)物塊在B點(diǎn)的速度大小為v1，則 mg＝ 對物塊從釋放至到達(dá)B點(diǎn)的過程，由動能定理有 mg（h1－2R）－μmgcos θ＝ 解得μ＝； （2）

4、設(shè)物塊從距最低點(diǎn)高為h處釋放后到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為v，則 F＋mg＝ 物塊從釋放至到達(dá)B點(diǎn)的過程中，由動能定理有 mg（h－2R）－μmgcos θ＝mv2 解得F＝－5mg 則F-h圖線的斜率k＝ 由圖可知k＝ 解得m＝0.2 kg。 答案：（1）?。?）0.2 kg 例題3 倫敦奧運(yùn)會女子10米（即跳臺距水面10 m）跳臺比賽中，我國小將陳若琳技壓群芳，奪得冠軍，設(shè)運(yùn)動員質(zhì)量為m＝50 kg，其體形可等效為長度L＝1.0 m，直徑d＝0.3 m的圓柱體，不計(jì)空氣阻力，當(dāng)她跳起到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，她的重心離跳臺臺面的高度為0.70 m，在從起跳到接觸水面過程中完成一系列動

5、作，入水后水的等效阻力F（不包括浮力）作用于圓柱體的下端面，F(xiàn)的數(shù)值隨入水深度y變化的函數(shù)圖象如圖所示，該直線與F軸相交于F＝2.5mg處，與y軸相交于y＝h（某一未知深度）處，為了確保運(yùn)動員的安全，水池必須有一定的深度，已知水的密度ρ＝1×103kg/m3，g取10 m/s2，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)估算： （1）起跳瞬間所做的功； （2）從起跳到接觸水面過程的時(shí)間； （3）跳水池至少應(yīng)為多深？（保留兩位有效數(shù)字） 思路分析：（1）起跳瞬間做功W＝mgh1，h1＝0.70 m－＝0.2 m 代入數(shù)據(jù)得W＝100 J； （2）從起跳到接觸水面為豎直上拋運(yùn)動，由動能定理，從起跳到上升到最高

6、點(diǎn)有，代入數(shù)據(jù)得起跳時(shí)的初速度v0＝2 m/s，據(jù)位移公式：－h(huán)2＝v0t－gt2，h2＝10 m，代入數(shù)據(jù)得t≈1.63 s； （3）由F－y圖象可知，阻力F隨y均勻變化，故平均阻力為。從起跳到入水至最低點(diǎn)，重力做正功，浮力向上，做負(fù)功，同樣阻力F也做負(fù)功，設(shè)水池至少深為h，根據(jù)動能定理得， 式中F浮＝ρgV＝ρgL 代入數(shù)據(jù)得h＝6.6 m。 答案：（1）100 J?。?）1.63 s?。?）6.6 m 【綜合拓展】解決物理圖象問題的基本步驟 （1）觀察題目給出的圖象，弄清縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量及圖線所表示的物理意義。 （2）根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)所對

7、應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式。 （3）將推導(dǎo)出的物理規(guī)律與數(shù)學(xué)上與之相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)關(guān)系式相對比，找出圖線的斜率、截距、圖線的交點(diǎn)、圖線下的面積所對應(yīng)的物理意義，分析解答問題?；蛘呃煤瘮?shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關(guān)系式求物理量。 【技巧點(diǎn)撥】圖象所圍“面積”的意義 （1）v－t圖：由公式x＝v－t可知，v－t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體的位移。 （2）a－t圖：由公式Δv＝at可知，a－t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體速度的變化量。 （3）F－x圖：由公式W＝Fx可知，F(xiàn)－x圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功。 （4）P－t圖：由公式W＝Pt可知，P－t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示

8、力所做的功. 滿分訓(xùn)練：質(zhì)量為1 kg的物體在水平粗糙的地面上受到一水平外力F作用運(yùn)動，如圖甲所示，外力F和物體克服摩擦力f做的功W與物體位移x的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g為10 m/s2。下列分析正確的是（　?。? A. 物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.2 B. 物體運(yùn)動位移為13 m C. 前3 m運(yùn)動過程中物體的加速度為3 m/s2 D. x＝9 m時(shí)，物體速度為3 m/s 思路分析：由Wf＝fx對應(yīng)圖乙可知，物體與地面之間的滑動摩擦力f＝2 N，由f＝μmg可得μ＝0.2，A正確；由WF＝Fx對應(yīng)圖乙可知，前3 m內(nèi)，拉力F1＝5 N，3～9 m內(nèi)拉力F2＝2 N，物體在前3 m內(nèi)的加速度a1＝＝3 m/s2，C正確；由動能定理得：WF－fx＝mv2可得：x＝9 m時(shí)，物體的速度為v＝3 m/s，D正確；物體的最大位移xm＝＝13.5 m，B錯誤。 答案：ACD