高中物理第七章机械能守恒定律习题课2动能定理的应用课件新人教版必修2

,第七章,习题课2 动能定理的应用,学习目标 1.进一步理解动能定理，领会应用动能定理解题的优越性. 2.会利用动能定理分析变力做功、曲线运动以及多过程问题.,内容索引,当堂达标检测,重点知识探究,重点知识探究,一、利用动能定理求变力的功,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.,例1 如图1所示，质量为m的小球自由下落d后，沿竖直面内的固定轨道ABC运动，AB是半径为d的 光滑圆弧，BC是直径为d的粗糙半圆弧(B是轨道的最低点).小球恰能通过圆弧轨道的最高点C.重力加速度为g，求： (1)小球运动到B处时对轨道的压力大小.,解析,答案,答案 5mg,图1,(2)小球在BC运动过程中，摩擦力对小球做的功.,解析,答案,针对训练 如图2所示，某人利用跨过定滑轮的轻绳拉质量为10 kg 的物体.定滑轮的位置比A点高3 m.若此人缓慢地将绳从A点拉到B点，且A、B两点处绳与水平方向的夹角分别为37和30，则此人拉绳的力做了多少功？(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，不计滑轮的摩擦),解析,答案,答案 100 J,图2,解析 取物体为研究对象，设绳的拉力对物体做的功为W.根据题意有h3 m.,对全过程应用动能定理Wmgh0. 由两式联立并代入数据解得W100 J. 则人拉绳的力所做的功W人W100 J.,一个物体的运动如果包含多个运动阶段，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，分析每个力做的功，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. 当题目不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更简单，更方便.,二、利用动能定理分析多过程问题,注意：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.,解析,例2 如图3所示，右端连有一个光滑弧形槽的水 平桌面AB长L1.5 m，一个质量为m0.5 kg的木 块在F1.5 N的水平拉力作用下，从桌面上的A 端由静止开始向右运动，木块到达B端时撤去拉力F，木块与水平桌面间的动摩擦因数0.2，取g10 m/s2.求： (1)木块沿弧形槽上升的最大高度(木块未离开弧形槽)；,答案,答案 0.15 m,图3,解析 设木块沿弧形槽上升的最大高度为h，木块在最高点时的速度为零.从木块开始运动到沿弧形槽上升的最大高度处，由动能定理得： FLFfLmgh0 其中FfFNmg0.20.510 N1.0 N,(2)木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离.,答案 0.75 m,解析 设木块离开B点后沿桌面滑动的最大距离为x. 由动能定理得：mghFfx0,解析,答案,三、动能定理在平抛、圆周运动中的应用,动能定理常与平抛运动、圆周运动相结合，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，物体能通过最高点的临界条件为vmin0. 没有支撑效果的竖直平面内的圆周运动，物体能通过最高点的临界条件为vmin .,例3 如图4所示，一可以看成质点的质量m2 kg 的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飞出后，恰好 从A点沿切线方向进入圆弧轨道，其中B为轨道的 最低点，C为最高点且与水平桌面等高，圆弧AB对 应的圆心角53，轨道半径R0.5 m.已知sin 530.8，cos 530.6，不计空气阻力，g取10 m/s2. (1)求小球的初速度v0的大小；,解析,图4,答案,答案 3 m/s,由得：v03 m/s.,(2)若小球恰好能通过最高点C，求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功.,答案 4 J,解析,答案,当堂达标检测,1.(用动能定理求变力的功) 如图5所示，质量为m的物体与水平转台间的动摩擦因数为，物体与转轴相距R，物体随转台由静止开始转动.当转速增至某一值时，物体即将在转台上滑动，此时转台开始匀速转动.设物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，则在整个过程中摩擦力对物体做的功是 A.0 B.2mgR C.2mgR D.,1,2,3,解析,答案,图5,解析 物体即将在转台上滑动但还未滑动时，转台对物体的最大静摩擦力恰好提供向心力，,在物体由静止到获得速度v的过程中，物体受到的重力和支持力不做功，只有摩擦力对物体做功，,1,2,3,2.(利用动能定理分析多过程问题)滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来.如图6是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长8 m.某运动员从轨道上的A点以3 m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回.已知运动员和滑板的总质量为60 kg，B、E两点到水平轨道CD的竖直高度分别为h和H，且h2 m，H2.8 m，g取10 m/s2.求：,图6,1,2,3,(1)运动员从A点运动到达B点时的速度大小vB；,解析,答案,答案 6 m/s,1,2,3,(2)轨道CD段的动摩擦因数；,解析,答案,答案 0.125,1,2,3,(3)通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？如能，请求出回到B点时速度的大小；如不能，则最后停在何处？,解析,答案,答案 不能回到B处，最后停在D点左侧6.4 m处(或C点右侧1.6 m处),1,2,3,解析 设运动员能到达左侧的最大高度为h，从B到第一次返回左侧最高处，,所以第一次返回时，运动员不能回到B点 设运动员从B点运动到停止，在CD段的总路程为s，由动能定理可得：,解得：s30.4 m 因为s3xCD6.4 m，所以运动员最后停在D点左侧6.4 m处或C点右侧1.6 m处.,1,2,3,3.(动能定理在平抛、圆周运动中的应用) 如图7所示， 一个质量为m0.6 kg 的小球以初速度v02 m/s 从P 点水平抛出，从粗糙圆弧ABC的A点沿切线方向进入 (不计空气阻力，进入圆弧时无动能损失)且恰好沿圆 弧通过最高点C，已知圆弧的圆心为O，半径R0.3 m， 60，g10 m/s2.求： (1)小球到达A点的速度vA的大小；,解析,图7,