2019版高中物理 第七章 机械能守恒定律习题课2同步配套课件 新人教版必修2.ppt

习题课 动能定理的应用 探究一 探究二 探究三 情景导引滑沙运动起源于非洲 是一种独特的体育游乐项目 现在我国许多地方相继建立了滑沙场 滑沙已成为我国很受欢迎的旅游项目 如图所示 游客从斜坡顶端由静止开始下滑 到达底端时可以达到较大的速度v 从而体会到刺激与快乐 若运动员与滑沙板的总质量为m 斜坡高h 怎样求下滑过程中阻力做的功 应用动能定理求变力做的功 探究一 探究二 探究三 知识归纳动能定理的应用1 动能定理不仅适用于求恒力做功 也适用于求变力做功 同时因为不涉及变力作用的过程分析 应用非常方便 2 利用动能定理求变力的功是最常用的方法 当物体受到一个变力和几个恒力作用时 可以用动能定理间接求变力做的功 即W变 W其他 Ek 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例1 质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动 起始点A与一轻弹簧O端相距x 如图所示 已知物体与水平面间的动摩擦因数为 物体与弹簧相碰后 弹簧的最大压缩量为l 则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短 物体克服弹簧弹力所做的功为 探究一 探究二 探究三 答案 A 探究一 探究二 探究三 变式训练1如图所示 质量为m的物体被线牵引着在光滑的水平面上做匀速圆周运动 拉力为F时 转动半径为r 当拉力增至8F时 物体仍做匀速圆周运动 其转动半径为 求拉力对物体做的功 探究一 探究二 探究三 情景导引如图所示 质量为m的小球从某一高度h处自由下落 运动中受的空气阻力大小Ff恒定 与地面碰撞前后速度大小不变 经过一段时间后 小球会停下来 你能求出整个过程中小球通过的路程吗 要点提示小球与地面碰撞很多次 不可能通过计算出小球每次反弹的高度 进而求出小球通过的总路程 根据动能定理 考虑整个过程 mgh Ffs 0 即可求得小球通过的路程 动能定理在多过程中的应用 探究一 探究二 探究三 知识归纳多阶段问题对于包含多个运动阶段的复杂运动过程 可以选择分段或全程应用动能定理 1 分段应用动能定理时 将复杂的过程分割成一个个子过程 对每个子过程的做功情况和初 末动能进行分析 然后针对每个子过程应用动能定理列式 然后联立求解 2 全程应用动能定理时 分析整个过程中出现过的各力的做功情况 分析每个力的做功 确定整个过程中合外力做的总功 然后确定整个过程的初 末动能 针对整个过程利用动能定理列式求解 3 当题目已知量和所求量不涉及中间量时 选择全程应用动能定理更简单 更方便 探究一 探究二 探究三 温馨提示应用动能定理解题 关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析 并画出物体运动过程的草图 借助草图理解物理过程和各量关系 有些力在物体运动全过程中不是始终存在的 在计算外力做功时更应引起注意 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例2 如图是跳水运动员在跳台上腾空而起的姿态 跳台距水面高度为h1 10m 此时他恰好到达最高位置 估计此时他的重心离跳台台面的高度为 h 1m 当他下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作 这时他的重心离水面也是 h 1m 运动员的质量m 50kg g取10m s2 求 1 从最高点到手触及水面的过程中 其运动可以看作是自由落体运动 他在空中完成一系列动作可利用的时间为多长 2 忽略运动员进入水面过程中受力的变化 入水之后 他的重心能下沉到离水面h2 2 5m处 试估算水对他的平均阻力 探究一 探究二 探究三 2 整个过程运动员重心下降高度为h1 h h2 13 5m 设水对他的平均阻力为Ff 根据动能定理有mg h1 h h2 Ffh2 0 整理并代入数据得Ff 2700N 答案 1 1 4s 2 2700N 解析 1 由题意知 这段时间运动员重心下降高度h1 10m 设空中动作可利用的时间为t 则h1 gt2 探究一 探究二 探究三 规律方法动能定理在多过程中的应用技巧 1 当物体运动过程中涉及多个力做功时 各力对应的位移可能不相同 计算各力做功时 应注意各力对应的位移 计算总功时 应计算整个过程中出现过的各力做功的代数和 2 研究初 末动能时 只需关注初 末状态 不必关心中间运动的细节 探究一 探究二 探究三 变式训练2如图所示 物体从高h的斜面顶端A由静止滑下 到斜面底端后又沿水平面运动到C点而停止 要使这个物体从C点沿原路返回到A 则在C点处物体应具有的速度大小至少是 解析 从A C由动能定理得mgh Wf 0 答案 B 探究一 探究二 探究三 情景导引如图所示装置是一种过山车模型 轨道可看作光滑 从左侧斜轨道合适位置释放小球 小球会沿轨道做两次圆周运动滑至轨道末端 若小球质量为m 大圆轨道半径为R 小圆轨道半径是大圆轨道半径的 思考 1 要使小球刚好能沿轨道运动 释放小球的位置距轨道最低端为多高 2 到达小圆轨道最高点时 对轨道的压力为多大 动能定理在曲线运动中的应用 探究一 探究二 探究三 探究一 探究二 探究三 知识归纳动能定理常与平抛运动 圆周运动等曲线运动相结合 解决这类问题要特别注意 1 与平抛运动相结合时 要注意应用运动的合成与分解的方法 如分解位移或分解速度求平抛运动的有关物理量 2 与竖直平面内的圆周运动相结合时 应特别注意隐藏的临界条件 有支撑效果的竖直平面内的圆周运动 物体能过最高点的临界条件为vmin 0 没有支撑效果的竖直平面内的圆周运动 物体能过最高点的临界条件为 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例3 如图所示 质量m 0 1kg的金属小球从距水平面h 2 0m的光滑斜面上由静止开始释放 运动到A点时无能量损耗 水平面AB是长2 0m的粗糙平面 与半径为R 0 4m的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点 其中圆轨道在竖直平面内 D为轨道的最高点 小球恰能通过最高点D 求 g取10m s2 1 小球运动到A点时的速度大小 2 小球从A点运动到B点时摩擦阻力所做的功 3 小球从B点飞出后落点E与A点的距离 探究一 探究二 探究三 解析 1 根据题意和题图可得 小球下落到A点时由动能定理得 探究一 探究二 探究三 探究一 探究二 探究三 变式训练3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点处有一根光滑的细钉 已知OP 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 求 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 若初速度变为 其他条件均不变 则小球从A到B的过程中克服空气阻力做了多少功 探究一 探究二 探究三 解析 物体运动到C点时受到重力和轨道对它的压力 由圆周运动代入数据解得WFf 0 8J 答案 0 8J 1 2 3 1 如图所示 斜槽轨道下端与一个半径为0 4m的圆形轨道相连接 一个质量为0 1kg的物体从高为H 2m的A点由静止开始滑下 运动到圆形轨道的最高点C处时 对轨道的压力等于物体的重力 求物体从A运动到C的过程中克服摩擦力所做的功 g取10m s2 1 2 3 2 如图所示 ABCD为一位于竖直平面内的轨道 其中BC水平 A点比BC高出10m BC长1m AB和CD轨道光滑且与BC平滑连接 一质量为1kg的物体 从A点以4m s的速度开始运动 经过BC后滑到高出C点10 3m的D点速度为零 g取10m s2 求 1 物体与BC轨道间的动摩擦因数 2 物体第5次经过B点时的速度 3 物体最后停止的位置 距B点多少米 1 2 3 解析 1 由动能定理得解得 0 5 2 物体第5次经过B点时 物体在BC上滑动了4次 由动能定理得解得s 21 6m 所以物体在轨道上来回运动了10次后 还有1 6m 故距B点的距离为2m 1 6m 0 4m 答案 1 0 5 2 13 3m s 3 距B点0 4m 1 2 3 3 如图所示 固定在水平地面上的工件 由AB和BD两部分组成 其中AB部分为光滑的圆弧 圆心为O AOB 37 圆弧的半径R 0 5m BD部分水平 长度为0 2m C为BD的中点 现有一质量m 1kg 可视为质点的物块从A端由静止释放 恰好能运动到D点 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 物块运动到B点时 对工件的压力大小 2 为使物块恰好运动到C点静止 可以在物块运动到B点后 对它施加一竖直向下的恒力F F应为多大 1 2 3 解析 1 物块由A运动到B点的过程中 由机械能守恒定律有 可得mgBD mg F BC由题BD 2BC 得2mg mg F解得F mg 1 10N 10N 答案 1 14N 2 10N