高中物理 第3章 动能的变化与机械功章末分层突破教师用书 沪科版必修2

第3章 动能的变化与机械功自我校对mv2Ek2Ek1动能比值快慢Fv 作用力与反作用力做功的特点作用力和反作用力有等大、反向的关系，但是它们分别作用在两个不同的物体上，两个力的作用点所产生的位移的大小并不一定相同，因此两个力所做的功并不一定相同，功的正负也不确定会出现多种情况且作用力和反作用力做功的代数和可以为零，也可以为正，也可以为负现总结如下：一对作用力、反作用力做功情况实例分析一个做负功，另一个不做功M静止，m沿粗糙斜面下滑，摩擦力对m做负功、对M不做功一个做正功，另一个做负功m无初速放在匀速转动的皮带左端，在m开始的加速阶段：摩擦力对m做正功，对皮带做负功作用力、反作用力均做负功m、M向相反的方向运动，此过程中，摩擦力对M、m均做负功作用力、反作用力均不做功M固定，m静止在M上，摩擦力对m、M均不做功作用力、反作用力均做正功光滑绝缘水平面上两个带同种电荷的金属球同时从静止释放，两个斥力均做正功一个做正功，另一个不做功光滑绝缘平面上，两个带同种电荷的金属球，A固定，B从静止释放，斥力对B做正功，对A不做功一子弹以水平的速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为s，木块对子弹的摩擦力大小为f，求：图31(1)木块对子弹的摩擦力做的功；(2)子弹对木块的摩擦力做的功【解析】(1)木块对子弹的摩擦力f与子弹位移的方向相反，是阻力，位移大小s1sd.所以木块对子弹的摩擦力做功为：W1fs1cos f(sd)cos 180f(sd)(2)由牛顿第三定律，子弹对木块的摩擦力大小也等于f，其方向与木块的位移方向相同，位移大小s2s，则子弹对木块的摩擦力所做的功为：W2fscos 0fs.【答案】(1)f(sd)(2)fs动能定理与图像结合的问题不同的图像，图像的纵坐标、横坐标所对应的物理量不同，图像的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所表示的物理意义也不相同，动能定理与图像相结合的问题中，要注意从图像中分析得出所需的信息(1)v t图：由公式svt可知，v t图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移(2)a t图：由公式vat可知，at图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量(3)Fs图：由公式WFs可知，Fs图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功(4)Pt图：由公式WPt可知，Pt图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功如图32甲所示 ，长为4 m的水平轨道AB与半径为R0.6 m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接，有一质量为1 kg的滑块(大小不计)，从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示，滑块与AB间的动摩擦因数为0.25，与BC间的动摩擦因数未知，g取10 m/s2，求：甲乙图32(1)滑块到达B处时的速度大小；(2)滑块在水平轨道AB上运动前2 m过程所用的时间；(3)若到达B点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点C，则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少？【解析】(1)对滑块从A到B的过程，由动能定理得F1s1F3s3mgsmv得vB2 m/s.(2)在前2 m内，有F1mgma，且s1at，解得t1 s.(3)当滑块恰好能到达最高点C时，有mgm对滑块从B到C的过程，由动能定理得：Wmg2Rmvmv代入数值得W5 J，即克服摩擦力做的功为5 J.【答案】(1)2 m/s(2) s(3)5 J求解动力学问题的两条思路首先考虑是否可用动能定理处理；然后再考虑用牛顿运动定律和运动学公式处理1.(多选)(2016全国丙卷)如图33所示，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器对它的支持力大小为N，则()图33AaBaCN DN【解析】质点P下滑到最低点的过程中，由动能定理得mgRWmv2，则速度v，最低点的向心加速度a，选项A正确，选项B错误；在最低点时，由牛顿第二定律得Nmgma，N，选项C正确，选项D错误【答案】AC2(2015全国卷)如图34所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道，质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功则()图34AWmgR，质点恰好可以到达Q点BWmgR，质点不能到达Q点CWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离DWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离【解析】设质点到达N点的速度为vN，在N点质点受到轨道的弹力为FN，则FNmg，已知FNF4mg，则质点到达N点的动能为EkNmvmgR.质点由开始至N点的过程，由动能定理得mg2RWfEkN0，解得摩擦力做的功为WfmgR，即克服摩擦力做的功为WWfmgR.设从N到Q的过程中克服摩擦力做功为W，则WW.从N到Q的过程，由动能定理得mgRWmvmv，即mgRWmv，故质点到达Q点后速度不为0，质点继续上升一段距离选项C正确【答案】C3(2016浙江高考)如图34所示为一滑草场某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45和37的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin 370.6，cos 370.8)则()图34A动摩擦因数B载人滑草车最大速度为C载人滑草车克服摩擦力做功为mghD载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为g【解析】由题意知，上、下两段斜坡的长分别为s1、s2由动能定理(或功能关系)知：2mghmgs1cos 45mgs2cos 37解得动摩擦因数，选项A正确；下落h时的速度最大，由动能定理知：mghmgs1cos 45mv2解得v，选项B正确；载人滑草车克服摩擦力做的功与重力做功相等，即W2mgh，选项C错误；滑草车在下段滑道上的加速度大小为agcos 37gsin 37g，选项D错误【答案】AB我还有这些不足：(1) (2) 我的课下提升方案：(1) (2)