2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3.3 動(dòng)能定理的應(yīng)用課件 滬科版必修2.ppt

《2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3.3 動(dòng)能定理的應(yīng)用課件 滬科版必修2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3.3 動(dòng)能定理的應(yīng)用課件 滬科版必修2.ppt（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、3.3動(dòng)能定理的應(yīng)用,第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.能靈活運(yùn)用合力做功的兩種求法. 2.會(huì)用動(dòng)能定理分析變力做功、曲線運(yùn)動(dòng)以及多過(guò)程問(wèn)題. 3.熟悉應(yīng)用動(dòng)能定理的步驟，領(lǐng)會(huì)應(yīng)用動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),重點(diǎn)探究,,應(yīng)用動(dòng)能定理分析問(wèn)題，只需考慮物體初、末狀態(tài)的動(dòng)能與所做的功，而不必考慮物體的加速度和時(shí)間，因而往往比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律更簡(jiǎn)便.,一、研究汽車的制動(dòng)距離,例1質(zhì)量為m的汽車正以速度v0運(yùn)動(dòng)，司機(jī)踩下剎車閘，經(jīng)過(guò)位移s后汽車停止運(yùn)動(dòng)，若阻力為f，則汽車的制動(dòng)距離與汽車的初速度的關(guān)系如何？,答案,解析

2、,1.在f一定的情況下：smv02，即初動(dòng)能越大，位移s越大. 2.對(duì)于給定汽車(m一定)，若f相同，則sv02，即初速度越大，位移s就 越大.若水平路面的動(dòng)摩擦因數(shù)一定，則s .,,1.合力做功的求法 (1)一般方法：W合W1W2(即合力做的功等于各力對(duì)物體做功的代數(shù)和).對(duì)于多過(guò)程問(wèn)題總功的計(jì)算必須用此方法. (2)多個(gè)恒力同時(shí)作用下的勻變速運(yùn)動(dòng)：W合F合scos . 2.合力做功與動(dòng)能的變化的關(guān)系 合力做功與動(dòng)能的變化滿足動(dòng)能定理，其表達(dá)式有兩種： (1)W1W2Ek. (2)W合Ek.,二、合力做功與動(dòng)能變化,例2如圖1所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m20 kg，斜面

3、傾角37，斜面的長(zhǎng)度s0.5 m，貨物與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，求貨物由靜止開(kāi)始滑到底端的動(dòng)能.(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8),圖1,答案,解析,答案見(jiàn)解析,解析方法一斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f共三個(gè)力的作用，如圖所示.貨物位移的方向沿斜面向下.可以用正交分解法，將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向.,可以看出，三個(gè)力中重力和摩擦力對(duì)貨物做功，而斜面支持力對(duì)貨物沒(méi)有做功. 其中重力G對(duì)貨物做正功W1mgssin 3720100.50.6 J60 J 支持力N對(duì)貨物沒(méi)有做功，W20,摩擦力f對(duì)貨物做負(fù)功 W3(mgcos

4、37)scos 1800.220100.80.5 J16 J 所以，合外力做的總功為WW1W2W3(60016) J44 J 由動(dòng)能定理WEk2Ek1(其中Ek10)知貨物滑到底端的動(dòng)能Ek2W44 J. 方法二若先計(jì)算合外力再求功，則合外力做的功 WF合s(mgsin 37mgcos 37)s (20100.60.220100.8)0.5 J44 J 同樣可以得到貨物到底端時(shí)的動(dòng)能Ek244 J,,1.動(dòng)能定理不僅適用于求恒力做功，也適用于求變力做功，同時(shí)因?yàn)椴簧婕白兞ψ饔玫倪^(guò)程分析，應(yīng)用非常方便. 2.利用動(dòng)能定理求變力的功是最常用的方法，當(dāng)物體受到一個(gè)變力和幾個(gè)恒力作用時(shí)，可以用動(dòng)能定理

5、間接求變力做的功，即W變W其他Ek.,三、利用動(dòng)能定理求變力的功,例3如圖2所示，質(zhì)量為m的小球自由下落d后，沿豎直面內(nèi)的固定軌道ABC運(yùn)動(dòng)，AB是半徑為d的 光滑圓弧，BC是直徑為d的粗糙半圓弧(B是軌道的最低點(diǎn)).小球恰能通過(guò)圓弧軌道的最高點(diǎn)C.重 力加速度為g，求： (1)小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)對(duì)軌道的壓力大小.,答案,圖2,答案5mg,解析,根據(jù)牛頓第三定律：N N5mg.,(2)小球在BC運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦力對(duì)小球做的功.,答案,解析,針對(duì)訓(xùn)練如圖3所示，某人利用跨過(guò)定滑輪的輕繩拉質(zhì)量為10 kg的物體.定滑輪的位置比A點(diǎn)高3 m.若此人緩慢地將繩從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)，且A、B兩點(diǎn)處繩與水平方向的

6、夾角分別為37和30，則此人 拉繩的力做了多少功？(g取10 m/s2，sin 370.6， cos 370.8，不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦),答案,解析,答案100 J,圖3,解析取物體為研究對(duì)象，設(shè)繩的拉力對(duì)物體做的功為W. 根據(jù)題意有h3 m.,對(duì)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理Wmgh0. 由兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得W100 J. 則人拉繩的力所做的功W人W100 J.,,一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)如果包含多個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，可以選擇分段或全程應(yīng)用動(dòng)能定理. (1)分段應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，將復(fù)雜的過(guò)程分割成一個(gè)個(gè)子過(guò)程，對(duì)每個(gè)子過(guò)程的做功情況和初、末動(dòng)能進(jìn)行分析，然后針對(duì)每個(gè)子過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理列式，然后聯(lián)立求解.,四、利用動(dòng)

7、能定理分析多過(guò)程問(wèn)題,(2)全程應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，分析整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)的各力的做功情況，分析每個(gè)力做的功，確定整個(gè)過(guò)程中合外力做的總功，然后確定整個(gè)過(guò)程的初、末動(dòng)能，針對(duì)整個(gè)過(guò)程利用動(dòng)能定理列式求解. 當(dāng)題目不涉及中間量時(shí)，選擇全程應(yīng)用動(dòng)能定理更簡(jiǎn)單，更方便. 注意：當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中涉及多個(gè)力做功時(shí)，各力對(duì)應(yīng)的位移可能不相同，計(jì)算各力做功時(shí)，應(yīng)注意各力對(duì)應(yīng)的位移.計(jì)算總功時(shí)，應(yīng)計(jì)算整個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)的各力做功的代數(shù)和.,例4如圖4所示，右端連有一個(gè)光滑弧形槽的水平桌面AB長(zhǎng)L1.5 m，一個(gè)質(zhì)量為m0.5 kg的木塊在F1.5 N的水平拉力作用下，從桌面上的A端由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，木塊到達(dá)B端時(shí)撤

8、去 拉力F，木塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2， 取g10 m/s2.求： (1)木塊沿弧形槽上升的最大高度(木塊未離開(kāi)弧 形槽)；,答案,解析,圖4,答案0.15 m,解析設(shè)木塊沿弧形槽上升的最大高度為h，木塊在最高點(diǎn)時(shí)的速度為零.從木塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到沿弧形槽上升的最大高度處，由動(dòng)能定理得： FLfLmgh0 其中fNmg0.20.510 N1.0 N,(2)木塊沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑動(dòng)的最大距離.,答案0.75 m,答案,解析設(shè)木塊離開(kāi)B點(diǎn)后沿桌面滑動(dòng)的最大距離為x. 由動(dòng)能定理得：mghfx0,解析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(用動(dòng)能定理求變力的功)如圖5所示，質(zhì)量為m的物體與水平轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)

9、摩擦因數(shù)為，物體與轉(zhuǎn)軸相距R，物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某一值時(shí)，物體即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)，此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)開(kāi)始勻速轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)物體的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，則在整個(gè)過(guò)程中摩擦力對(duì)物體做的功是,答案,解析,1,2,3,4,圖5,,1,2,3,4,解析物體即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)但還未滑動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物體的最大靜摩擦力恰好提供向心力，設(shè)此時(shí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v，,在物體由靜止到獲得速度v的過(guò)程中，物體受到的重力和支持力不做功，只有摩擦力對(duì)物體做功，,2.(動(dòng)能定理的應(yīng)用)如圖6所示，物體在離斜面底端5 m處由靜止開(kāi)始下滑，然后滑上與斜面平滑連接的水平面，若物體與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.4

10、，斜面傾角為37.求物體能在水平面上滑行的距離.(sin 370.6，cos 370.8),答案,解析,1,2,3,4,圖6,答案3.5 m,解析對(duì)物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示. 方法一分過(guò)程列方程：設(shè)物體滑到斜面底端時(shí)的速 度為v，物體下滑階段 N1mgcos 37， 故f1N1mgcos 37.,1,2,3,4,設(shè)物體在水平面上滑行的距離為l2， 摩擦力f2N2mg,由動(dòng)能定理得：mgl20 mv2 由以上各式可得l23.5 m. 方法二全過(guò)程列方程： mgl1sin 37mgcos 37l1mgl20 得：l23.5 m.,1,2,3,4,3.(利用動(dòng)能定理分析多過(guò)程往復(fù)運(yùn)動(dòng)問(wèn)

11、題)如圖7所示，ABCD為一豎直平面內(nèi)的軌道，其中BC水平，A點(diǎn)比BC高出10 m，BC長(zhǎng)1 m，AB和CD軌道光滑.一質(zhì)量為1 kg的物體，從A點(diǎn)以4 m/s的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)BC后滑到高出C點(diǎn)10.3 m的D點(diǎn)速度為0.求：(g取10 m/s2) (1)物體與BC軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)；,圖7,答案,解析,1,2,3,4,答案0.5,解得0.5.,(2)物體第5次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大?。?答案13.3 m/s,解析物體第5次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，物體在BC上滑動(dòng)了4次，,答案,解析,1,2,3,4,(3)物體最后停止的位置(距B點(diǎn)多少米).,答案距B點(diǎn)0.4 m,解析分析整個(gè)過(guò)程，由動(dòng)能定理得,解得s2

12、1.6 m. 所以物體在軌道上來(lái)回運(yùn)動(dòng)了10次后，還有1.6 m，故最后停止的位置與B點(diǎn)的距離為2 m1.6 m0.4 m.,答案,解析,1,2,3,4,4.(利用動(dòng)能定理分析多過(guò)程問(wèn)題)如圖8所示，質(zhì)量m1 kg的木塊靜止在高h(yuǎn)1.2 m的平臺(tái)上，木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，用水平推力F20 N，使木塊產(chǎn)生位移l13 m時(shí)撤去，木塊又滑行l(wèi)21 m后飛出平臺(tái)，求木塊落地時(shí)速度的大小.(g取10 m/s2),解析,答案,1,2,3,4,答案11.3 m/s,圖8,解析解法一取木塊為研究對(duì)象，其運(yùn)動(dòng)分三個(gè)過(guò)程，先勻加速前進(jìn)l1，后勻減速前進(jìn)l2，再做平拋運(yùn)動(dòng)，對(duì)每一過(guò)程，分別由動(dòng)能定理得,1,2,3,4,解得v311.3 m/s,解法二對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理得,1,2,3,4,代入數(shù)據(jù)解得v11.3 m/s,