高中物理 第四章 机械能和能源 第3-4节 势能；动能 动能定理 5 动能定理与图象的综合应用学案 教科版必修2.doc

动能定理与图象的综合应用一、考点突破：考点考纲要求题型说明动能定理与图象的综合应用1. 进一步理解动能定理，提高分析问题和解决问题的能力。 2. 会应用动能定理解决运动图象的相关问题。 选择题计算题本知识综合性较强，是高考考查学生综合分析能力的知识点，涵盖的知识点广泛，既考查动能定理的灵活应用，同时还考查对图象的识别及运用图象解决问题的能力。二、重难点提示： 重点：利用动能定理分析解决问题的能力，还原图象描述的物理情景。难点：图象的识别以及物理情景的还原。1、 动能定理中和图象相关的物理量在动能定理的表达式中，。1. F合x图象在此图象中图线和x轴围成的面积表示功，要注意区分是合力功还是某个力的功，在应用动能定理时是不同的。 2. vt图象若给出了vt关系的图象，则可求： （1）可求不同时刻的动能；（2）两个状态之间物体发生的位移；（3）物体所受合外力的大小或变化情况（斜率表示加速度，定性反应合力的变化情况）。3. vx图象若知vx图象，则可得不同位置的速度或动能以及两位置之间的位移。4. Ekx图象若知Ekx图象，则可得不同位置的动能，同时斜率表示合外力，根据斜率的变化情况可知物体运动情况。二、动能定理和图象结合的题型分类1. 根据已知图象给出的信息，利用动能定理解决问题；2. 给出具体的物理情景，要求判断某些物理量随另一物理量的变化图象。3、 利用动能定理解决图象问题时的注意事项1. 正确识别图象，要注意图象的六要素：轴、线、斜率、面积、截距、特殊点；2. 解决此类问题的关键是：表达式和图象对应。例题1 小军看到打桩机，对打桩机的工作原理产生了兴趣。他构建了一个打桩机的简易模型，如图甲所示。他设想，用恒定大小的拉力F拉动绳端B，使物体从A点（与钉子接触处）由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，物体运动到最高点后自由下落并撞击钉子，将钉子打入一定深度。按此模型分析，若物体质量m1 kg，上升了1 m高度时撤去拉力，撤去拉力前物体的动能Ek与上升高度h的关系图象如图乙所示。（g取10 m/s2，不计空气阻力） （1）求物体上升到0.4 m高度处F的瞬时功率；（2）若物体撞击钉子后瞬间弹起，且使其不再落下，钉子获得20 J的动能向下运动。钉子总长为10 cm。撞击前插入部分可以忽略，不计钉子重力。已知钉子在插入过程中所受阻力Ff与深度x的关系图象如图丙所示，求钉子能够插入的最大深度。思路分析：审题突破Ekh图象中斜率表示物体所受合外力；计算瞬时功率用公式PFv，其中v为瞬时速度；当力随位移均匀变化时可用Wx计算变力的功。 （1）撤去F前，根据动能定理，有（Fmg）hEk0由题图乙得，斜率为kFmg20 N得F30 N又由题图乙得，h0.4 m时，Ek8 J，则v4 m/sPFv120 W；（2）碰撞后，对钉子应用动能定理有x0Ek已知Ek20 J又由题图丙得k105 N/m解得：x0.02 m。答案：（1）120 W（2）0.02 m例题2 随着中国首艘航母“辽宁号”的下水，同学们对舰载机的起降产生了浓厚的兴趣。下面是小聪编制的一道舰载机降落的题目，请你阅读后求解。（1）假设质量为m的舰载机关闭发动机后在水平地面跑道上降落，触地瞬间的速度为v0（水平），在跑道上滑行的vt图象如图所示。求舰载机滑行的最大距离和滑行时受到的平均阻力大小；（2）航母可以通过设置阻拦索来增大对舰载机的阻力。现让该舰载机关闭发动机后在静止于海面上的航母水平甲板上降落，若它接触甲板瞬间的速度仍为v0（水平），在甲板上的运动可以看作匀变速直线运动，在甲板上滑行的最大距离是在水平地面跑道上滑行的最大距离的。求该舰载机在航母上滑行时受到的平均阻力大小（结果用m、v0、t0表示）。思路分析：（1）由题图，根据匀变速运动规律可得最大距离为xv0t0由动能定理有Ffx0mv解得阻力Ff；（2）最大距离xxv0t0由动能定理有x0mv联立解得答案：（1） v0t0（2） 例题3 光滑水平面上静止的物体，受到一个水平拉力作用开始运动，拉力F随时间t变化的图象如图所示，用Ek、v、x、P分别表示物体的动能、速度、位移和拉力F的功率，下列四个图象分别定性描述了这些物理量随时间变化的情况，其中正确的是（）思路分析：由于拉力F恒定，所以物体有恒定的加速度a，则vat，即v与t成正比，选项B正确；由PFvFat可知，P与t成正比，选项D正确；由xat2可知x与t2成正比，选项C错误；由动能定理可知EkFxFat2，Ek与t2成正比，选项A错误。答案：BD知识脉络：满分训练：质量为10 kg的物体，在变力F作用下沿x轴做直线运动，力随坐标x的变化情况如图所示。物体在x0处，速度为1 m/s，一切摩擦不计，则物体运动到x16 m处时，速度大小为（）A. 2 m/s B. 3 m/s C. 4 m/s D. m/s思路分析：Fx图象与坐标轴围成的图形面积表示力F做的功，图形位于x轴上方表示力做正功，位于x轴下方表示力做负功，面积大小表示功的大小，所以物体运动到x16m处时，力F对物体做的总功W40 J，由动能定理Wmvmv，代入数据可得v23 m/s，B正确。答案：B