陕西省安康市石泉县高中物理 第3章 动能的变化与机械功 3.3 动能定理的应用课件 沪科版必修2.ppt

第3章动能的变化与机械功 3 3动能定理的应用 案例1汽车的制动性能是衡量汽车性能的重要指标 在一汽车制动性能的测试中 司机踩下刹车闸 使汽车在阻力作用下逐渐停止运动 下表中记录的是汽车以不同速率行驶时 制动后所经过的距离 一 研究汽车的制动距离 请根据表中的数据 分析以下问题 1 为什么汽车的速率越大 制动的距离也越长 2 让汽车载上3名乘客 再做同样的测试 制动距离会有变化吗 试分析原因 3 设汽车在以60km h匀速行驶时制动 在表格中填上近似的值 车上没有乘客 说明你分析的依据和过程 一 研究汽车的制动距离 解析 1 以汽车为研究对象 进行受力分析 阻力可以认为是滑动摩擦力 由动能定理 可知 汽车的速率越大 制动距离s也越长 2 由计算公式可知 制动距离s与质量m无关 所以有乘客时不影响制动距离 一 研究汽车的制动距离 3 由计算公式可知 制动距离s与速度的平方成正比 对比速率为10km h时的情况得 小结 比例法是解决物理问题的常用方法 对于两个完全相同的过程用这种方法求解比较方便 一 研究汽车的制动距离 二 合力做功与动能变化 在实际问题中 往往是多个力同时对一个物体做功 这时怎样运用动能定理分析问题呢 案例分析 例1 一架喷气式飞机 质量m 5 103kg 当起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s 5 3 102 时 达到起飞速度v 60m s 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的k倍 k 0 02 求飞机受到的牵引力 解 方法一 牵引力对飞机做的功为w牵 fs 阻力对飞机做的功为 飞机动能的增量为 由动能定理得 例1 一架喷气式飞机 质量m 5 103kg 当起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s 5 3 102 时 达到起飞速度v 60m s 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的k倍 k 0 02 求飞机受到的牵引力 解 方法二 例1 一架喷气式飞机 质量m 5 103kg 当起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s 5 3 102 时 达到起飞速度v 60m s 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的k倍 k 0 02 求飞机受到的牵引力 解 方法三 由定能定理 得 所以 合外力的总功 末状态动能 初状态动能 对应着一个过程 某一过程 始末状态 状态量的变化量 二 合力做功与动能变化 1 动能定理中的功是合外力做的总功总功的求法 1 w合 f合scos 为合外力与运动方向的夹角 2 w合 w w2 wn2 合外力做正功 动能增加 合外力做负功 动能减少 3 适用范围 既适用于直线运动 也适用于曲线运动 既适用于恒力做功 也适用于变力做功 既适用于单个物体 也适用于一个系统 二 合力做功与动能变化 三 由动能定理计算变力做功 通过前面的学习我们知道w fs只适用于恒力做功 不能直接用于变力做功 所以解决变力做功问题常用微元法 微元法解题太麻烦 对于初末动能已知或容易求出的问题 也可以用动能定理来求做功 13 案例分析 用质量为4 0kg的铁锤 以5 0m s的速度打击放在铁砧上烧红的铁块 设击中铁块后铁锤即静止 求铁块对铁锤所做的功 三 由动能定理计算变力做功 解析 铁锤打击铁块的过程中 力的大小是变化的 过程比较复杂 用牛顿定律很难解决 本题中只要求计算做功的多少 不求细节 所以可以用动能定理求解 以铁锤为研究对象 在击打过程中铁锤的位移很小 所以重力做的功完全可以忽略 则对铁锤做功的力只有铁块对它的作用力 所以铁块对铁锤做的功等于铁锤动能的变化量 三 由动能定理计算变力做功 15 案例分析 用质量为4 0kg的铁锤 以5 0m s的速度打击放在铁砧上烧红的铁块 设击中铁块后铁锤即静止 求铁块对铁锤所做的功 三 由动能定理计算变力做功 通过对案例的分析与体验 大家想一想应用动能定理分析解决问题的基本步骤是什么 应用动能定理分析解决问题的步骤1 确定要解决的问题 确定研究对象 2 对研究对象进行受力分析 确定外力 合外力 对研究对象所做的功 3 明确研究对象在初末状态的动能 以便确定动能增量 4 运用动能定理列出方程 1 平直公路上 汽车由静止开始做匀加速运动 当速度达到某一值时 立即关闭发动机后滑行至停止 其v t图像如图所示 汽车牵引力为f 运动过程中所受的摩擦阻力恒为f 全过程中牵引力所做的功为w1 克服摩擦阻力所做的功为w2 则下列关系中正确的是 a f f 1 3b f f 4 1c w1 w2 1 1d w1 w2 1 3 bc 课堂训练 2 下列说法正确的是 a 合力对物体做的功越多 物体的动能就越大b 外力对物体做功的代数和等于物体末动能与初动能之差c 物体运动过程中所受的合力不为零 则它的动能一定变化d 物体运动过程中所受的合力不为零 则它的速度一定变化 bd 课堂训练 3 如图所示 质量相同的两物体处于同一高度