第五章第2單元動能定理ppt課件

1、 閱讀理解資料閱讀理解資料P60頁頁“知識聯(lián)動及知識聯(lián)動及“考向考向一的一的“知識檢索知識檢索內(nèi)容。內(nèi)容。 思維啟動思維啟動如圖如圖521所示，力所示，力F將物體將物體m沿沿光滑的水平面，從光滑的水平面，從A點拉至點拉至B點，速點，速度由度由vA增至增至vB，力，力F做功為做功為W，物體動能的增量為，物體動能的增量為Ek，則則Ek_， 圖圖521W與與Ek的關系為：的關系為：W_Ek(填填“”、“”或或“”)?？枷蛞唬簩幽芏ɡ淼睦斫饪枷蛞唬簩幽芏ɡ淼睦斫狻纠c練】如圖【例與練】如圖521所示，電梯質(zhì)量為所示，電梯質(zhì)量為M，地板，地板上放置一質(zhì)量為上放置一質(zhì)量為m的物體鋼索拉電梯由靜止開始的

2、物體鋼索拉電梯由靜止開始向上加速運動，當上升高度為向上加速運動，當上升高度為H時，速度達到時，速度達到v，那么那么()圖5212221A2B1C21D2mvmgHMvMgHMMv地板對物體的支持力做的功等于地板對物體的支持力做的功等于鋼索的拉力做的功等于合外力對電梯做的功等于切入點：物體和電梯無相對運動，切入點：物體和電梯無相對運動，可以看成單一物體的系統(tǒng)，動能可以看成單一物體的系統(tǒng)，動能定理適用定理適用2222121C21D21AB2WMm gHMm vWMm vMm gHMvmvmgH拉拉地板上的物體與電梯一起向上運動，以物體和電梯組成的系統(tǒng)作為研究對象應用動能定理可得：，拉力做的功為，所

3、以 不正確；分別對電梯和物體應用動能定理可得，合外力對電梯做的功為，答案 正確；地板對物體的支持力做的功為，所以答【解案 、 均析】不正確點評：(1)動能定理中所說的外力，既可以是重力、彈力、摩擦力，也可以是任何其他的力，動能定理中的W是指所有作用在物體上的外力的合力的功(2)動能定理的表達式是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的，但對于外力是變力，物體做曲線運動的情況同樣適用例例1如圖如圖523所示，一塊長木所示，一塊長木板板B放在光滑的水平面上，在放在光滑的水平面上，在B上放上放一物體一物體A，現(xiàn)以恒定的外力拉，現(xiàn)以恒定的外力拉B，由，由于于A、B間摩擦力的作用，間摩擦力的作用，A將

4、在將在B上上 圖圖523滑動，以地面為參考系，滑動，以地面為參考系，A、B都向前移動一段距離。都向前移動一段距離。在此過程中在此過程中 ()A外力外力F做的功等于做的功等于A和和B動能的增量動能的增量BB對對A的摩擦力所做的功，等于的摩擦力所做的功，等于A的動能增量的動能增量CA對對B的摩擦力所做的功，等于的摩擦力所做的功，等于B對對A的摩擦力所的摩擦力所做的功做的功D外力外力F對對B做的功等于做的功等于B的動能的增量與的動能的增量與B克服摩克服摩擦力所做的功之和擦力所做的功之和1.如圖如圖524所示，質(zhì)量相等的物體所示，質(zhì)量相等的物體A 和物體和物體B與地面間的動摩擦因數(shù)相等，與地面間的動摩

5、擦因數(shù)相等， 在力在力F的作用下，一起沿水平地面向的作用下，一起沿水平地面向 右移動右移動x，那么，那么 () 圖圖524 A摩擦力對摩擦力對A、B做功相等做功相等 BA、B動能的增量相同動能的增量相同 CF對對A做的功與做的功與F對對B做的功相等做的功相等 D合外力對合外力對A做的功與合外力對做的功與合外力對B做的功不相等做的功不相等 拓展訓練拓展訓練 質(zhì)量為質(zhì)量為m的小球被系在輕繩一端，在豎直平面內(nèi)做半的小球被系在輕繩一端，在豎直平面內(nèi)做半徑為徑為R的圓周運動，運動過程中小球受到空氣阻力的的圓周運動，運動過程中小球受到空氣阻力的作用。設某一時刻小球通過軌道的最低點時，繩子的作用。設某一時刻

6、小球通過軌道的最低點時，繩子的張力為張力為7mg，此后小球繼續(xù)做圓周運動，經(jīng)過半個圓，此后小球繼續(xù)做圓周運動，經(jīng)過半個圓周恰能通過最高點，則在此過程中小球克服空氣阻力周恰能通過最高點，則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功為所做的功為( )A、(1/4)mgR B、(1/3)mgR C、(1/2)mgR D、mgRC例與練例與練一物塊以一物塊以5m/s的初速度從曲面的的初速度從曲面的A點開始下滑，運動點開始下滑，運動到到B點時的速度為點時的速度為5m/s，若物塊以，若物塊以6m/s的初速度仍從的初速度仍從A點開始下滑，它運動到點開始下滑，它運動到B點的速度（點的速度（ ）A、大于、大于6m/sB

7、、小于、小于6m/sC、等于、等于6m/sD、無法確定、無法確定ABB例與練例與練用汽車從井下提重物，重物質(zhì)量為用汽車從井下提重物，重物質(zhì)量為m，定滑輪高為，定滑輪高為H，如下圖，已知汽車由如下圖，已知汽車由A點靜止開始運動至點靜止開始運動至B點時的速點時的速度為度為v，此時輕繩與豎直方向夾角為，此時輕繩與豎直方向夾角為， 這一過程中這一過程中輕繩的拉力做功多大？輕繩的拉力做功多大？解析：繩對重物的拉力為變力，應用動能解析：繩對重物的拉力為變力，應用動能定理列方程。以重物為研究對象：定理列方程。以重物為研究對象： WTmgh=(1/2)mvm2 由圖所示，重物的末速度由圖所示，重物的末速度vm

8、與汽車在與汽車在B點點的速度的速度v沿繩方向的分速度相同，沿繩方向的分速度相同， 那么那么 vm=vsin h=H/cosH 聯(lián)立以上各式解得：聯(lián)立以上各式解得： WT=mgH (1os)/cos+(1/2)mv2sin2。例與練例與練答案：答案：1600m 一列車的質(zhì)量是一列車的質(zhì)量是5.0105 kg，在平直的軌道上以額定，在平直的軌道上以額定功率功率3 000 kW加速行駛，當速度由加速行駛，當速度由10 m/s加速到所能加速到所能達到的最大速度達到的最大速度30 m/s時，共用了時，共用了2 min，則在這段時，則在這段時間內(nèi)列車前進的距離是多少？間內(nèi)列車前進的距離是多少？(設阻力恒定

9、設阻力恒定)例與練例與練如下圖，一個質(zhì)量為如下圖，一個質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)為桿上，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)給環(huán)一個向右的初，現(xiàn)給環(huán)一個向右的初速度速度v0，如果在運動過程中還受到一個方向始終豎直，如果在運動過程中還受到一個方向始終豎直向上的力向上的力F的作用，已知力的作用，已知力F的大小為的大小為Fkv(k為常數(shù)為常數(shù)，v為環(huán)的運動速度為環(huán)的運動速度)，則環(huán)在整個運動過程中克服摩，則環(huán)在整個運動過程中克服摩擦力所做的功擦力所做的功(假設桿足夠長假設桿足夠長) 可能為可能為( )F例與練例與練ABD知識必會知識必會1運用動能定理的注

10、意事項運用動能定理的注意事項(1)動能定理的研究對象可以是單一物體，或者是動能定理的研究對象可以是單一物體，或者是可以看做可以看做 單一物體的物體系統(tǒng)。單一物體的物體系統(tǒng)。(2)動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式。動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式。下列問題應優(yōu)先考慮應用動能定理：下列問題應優(yōu)先考慮應用動能定理：不涉及加速度、時間的問題。不涉及加速度、時間的問題。有多個物理過程且不需要研究整個過程中的有多個物理過程且不需要研究整個過程中的中間狀態(tài)的問題。中間狀態(tài)的問題。變力做功的問題。變力做功的問題。含有含有F、L、m、v、W、Ek等物理量的力學等物理量的力學問題。問題。(3)若過

11、程包含了幾個運動性質(zhì)不同的分過程，若過程包含了幾個運動性質(zhì)不同的分過程，既可分段考慮，也可整個過程考慮。但求功時，既可分段考慮，也可整個過程考慮。但求功時，有些力不是全過程都做功，必須根據(jù)不同的情有些力不是全過程都做功，必須根據(jù)不同的情況分別對待求出總功。況分別對待求出總功。(4)應用動能定理時，必須明確各力做功的正、負。應用動能定理時，必須明確各力做功的正、負。當一個力做負功時，可設物體克服該力做功為當一個力做負功時，可設物體克服該力做功為W，將該力做功表達為將該力做功表達為W，也可以直接用字母，也可以直接用字母W表表示該力做功，使其字母本身含有負號。示該力做功，使其字母本身含有負號。(5)

12、功和動能都是標量，動能定理表達式是一個標功和動能都是標量，動能定理表達式是一個標量式，不能在某一個方向上應用動能定理。量式，不能在某一個方向上應用動能定理。2應用動能定理分析問題的思維要點應用動能定理分析問題的思維要點兩點一過程是應用動能定理的著眼點和突破口。兩點一過程是應用動能定理的著眼點和突破口。“兩點兩點”，即研究對象的初狀態(tài)和末狀態(tài)，即研究對象的初狀態(tài)和末狀態(tài)，“一過一過程即研究對象從初狀態(tài)到末狀態(tài)的運動過程。程即研究對象從初狀態(tài)到末狀態(tài)的運動過程。3應用動能定理的基本步驟應用動能定理的基本步驟(1)選取研究對象，明確它的運動過程；選取研究對象，明確它的運動過程；(2)分析研究對象的受

13、力情況和各力的做功情況：分析研究對象的受力情況和各力的做功情況：(3)明確研究對象在過程的始末狀態(tài)的動能明確研究對象在過程的始末狀態(tài)的動能Ek1和和Ek2；(4)列出動能定理的方程列出動能定理的方程W合合Ek2Ek1及其他必及其他必要的解題要的解題 方程，進行求解。方程，進行求解。名師點睛名師點睛應用動能定理解題，關鍵是對研究對應用動能定理解題，關鍵是對研究對象進行準確的受力分析及運動過程分析，并畫出象進行準確的受力分析及運動過程分析，并畫出物體運動過程的草圖，借助草圖理解物理過程和物體運動過程的草圖，借助草圖理解物理過程和各量關系。有些力在物體運動全過程中不是始終各量關系。有些力在物體運動全

14、過程中不是始終存在的，在計算外力做功時更應引起注意。存在的，在計算外力做功時更應引起注意。例例2如圖如圖525甲所示，一質(zhì)量為甲所示，一質(zhì)量為m1 kg的物塊靜止的物塊靜止在粗糙水平面上的在粗糙水平面上的A點，從點，從t0時刻開始，物塊在按如圖時刻開始，物塊在按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力乙所示規(guī)律變化的水平力F的作用下向右運動，第的作用下向右運動，第3 s末物末物塊運動到塊運動到B點且速度剛好為點且速度剛好為0，第，第5 s末物塊剛好回到末物塊剛好回到A點，點，已知物塊與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)已知物塊與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)0.2，g取取10 m/s2，求：求：(1)A、B間的距離；間的距

15、離；(2)水平力水平力F在在5 s時間內(nèi)對物塊所做的功。時間內(nèi)對物塊所做的功。圖圖525拓展訓練拓展訓練 2.質(zhì)量質(zhì)量m1 kg的物體，在水平拉力的物體，在水平拉力F(拉力方向與物體初速度方向相同拉力方向與物體初速度方向相同)的作用下，沿粗糙水平面運動，經(jīng)的作用下，沿粗糙水平面運動，經(jīng)過位移過位移4 m時，拉力時，拉力F停止作用，運停止作用，運 圖圖526動到位移是動到位移是8 m時物體停止，運動過程中時物體停止，運動過程中Ekx的圖線如圖的圖線如圖526所示。所示。(g取取10 m/s2)求：求：(1)物體的初速度多大；物體的初速度多大；(2)物體和水平面間的動摩擦因數(shù)為多大；物體和水平面間

16、的動摩擦因數(shù)為多大；(3)拉力拉力F的大小。的大小。題型一：應用動能定理求變力的功題型一：應用動能定理求變力的功【例【例3】劍橋大學物理學家海倫】劍橋大學物理學家海倫杰爾斯基研究了各杰爾斯基研究了各種自行車特技的物理學原理，并通過計算機模擬技種自行車特技的物理學原理，并通過計算機模擬技術探尋特技動作的極限，設計了一個令人驚嘆不已術探尋特技動作的極限，設計了一個令人驚嘆不已的高難度動作的高難度動作“愛因斯坦空翻愛因斯坦空翻”，并在倫敦科學，并在倫敦科學博物館由自行車特技運動員博物館由自行車特技運動員(18歲的布萊士歲的布萊士)成功完成功完成成“愛因斯坦空翻簡化模型如圖，質(zhì)量為愛因斯坦空翻簡化模型

17、如圖，質(zhì)量為m的的自行車運動員從自行車運動員從B點由靜止出發(fā)，經(jīng)點由靜止出發(fā)，經(jīng)BC圓弧，從圓弧，從C點豎直沖出，完成空翻，完成空翻的時間點豎直沖出，完成空翻，完成空翻的時間為為t.由由B到到C的過程中，克服摩擦力做功為的過程中，克服摩擦力做功為W，空氣阻力忽略不計，重力加速度為，空氣阻力忽略不計，重力加速度為g，試求：自行車運動員從試求：自行車運動員從B到到C至少做多少至少做多少功？功？222 212121128CvCvv gtvgtB CW WmvWmvWmg tW 運動員在 點時，設速度為，運動員從 點沖出做豎直上拋運動，則，即到 的過程，用動能定理，則】 析 解 【點評：點評：(1)分

18、析物體受力情況，確定恒力和變分析物體受力情況，確定恒力和變力力(2)找出其中恒力的功及變力的功找出其中恒力的功及變力的功(3)分分析物體初末狀態(tài)，運用動能定理求解析物體初末狀態(tài)，運用動能定理求解 物體在運動過程中若包含幾個不同的過程，應優(yōu)先考物體在運動過程中若包含幾個不同的過程，應優(yōu)先考慮對全過程運用動能定理，這樣可以避開每個運動過程的慮對全過程運用動能定理，這樣可以避開每個運動過程的具體細節(jié)，因此比分段運用動能定理求解簡單。由于全過具體細節(jié)，因此比分段運用動能定理求解簡單。由于全過程運用動能定理解題時不必考慮中間過程的細節(jié)，只需考程運用動能定理解題時不必考慮中間過程的細節(jié)，只需考慮全過程中合

19、外力做功的情況，以及初、末狀態(tài)的動能，慮全過程中合外力做功的情況，以及初、末狀態(tài)的動能，所以對于多過程、往復運動問題，對全過程運用動能定理所以對于多過程、往復運動問題，對全過程運用動能定理具有過程簡明、方法巧妙、運算量小等優(yōu)點。具有過程簡明、方法巧妙、運算量小等優(yōu)點。題型二：動能定理在多過程中的應用題型二：動能定理在多過程中的應用方法導入方法導入第第(1)問研究的是臨界問題，在該問的問研究的是臨界問題，在該問的條件下，物體到達條件下，物體到達A點時動能為零，選取從釋放點點時動能為零，選取從釋放點到到A為研究過程，該過程的初動能也為零，過程中為研究過程，該過程的初動能也為零，過程中只有重力和摩擦

20、力做功；在第只有重力和摩擦力做功；在第(2)問的條件下物體會問的條件下物體會沖上斜面后返回，又沖上再返回，如此往復最終在沖上斜面后返回，又沖上再返回，如此往復最終在沒有機械能損耗的光滑圓弧底部來回運動，過程復沒有機械能損耗的光滑圓弧底部來回運動，過程復雜多變，故研究整個過程，只側重初末狀態(tài)，避開雜多變，故研究整個過程，只側重初末狀態(tài)，避開了中間的細節(jié)過程；第了中間的細節(jié)過程；第(3)問是對運動過程某一單一問是對運動過程某一單一情景的考查，故選取相應過程分別研究即可。情景的考查，故選取相應過程分別研究即可。由牛頓第三定律，得小物體通過圓弧軌道最低點由牛頓第三定律，得小物體通過圓弧軌道最低點C時，

21、對時，對C點的最大壓力點的最大壓力NmaxNmax3mgmgcos最小壓力最小壓力NminNminmg(32cos)。備選備選1：某日有霧的清晨，一艘質(zhì)量為：某日有霧的清晨，一艘質(zhì)量為m=500t的輪船，從某的輪船，從某碼頭由靜止起航做直線運動，并保持發(fā)動機的輸出功率等碼頭由靜止起航做直線運動，并保持發(fā)動機的輸出功率等于額定功率不變，經(jīng)于額定功率不變，經(jīng)t0=10min后，達到最大行駛速度后，達到最大行駛速度vm=20m/s，霧也恰好散開，此時船長突然發(fā)現(xiàn)航線正前方，霧也恰好散開，此時船長突然發(fā)現(xiàn)航線正前方s=480m處，有一只拖網(wǎng)漁船以處，有一只拖網(wǎng)漁船以v=5m/s的速度沿垂直航線方的速度

22、沿垂直航線方向勻速運動，且此時漁船船頭恰好位于輪船的航線上，輪向勻速運動，且此時漁船船頭恰好位于輪船的航線上，輪船船長立即下令采取制動措施，附加了恒定的制動力船船長立即下令采取制動措施，附加了恒定的制動力F=1.0105N，結果漁船的拖網(wǎng)越過輪船的航線時，輪船也，結果漁船的拖網(wǎng)越過輪船的航線時，輪船也恰好從該點通過，從而避免了事故的發(fā)生已知漁船連同恰好從該點通過，從而避免了事故的發(fā)生已知漁船連同拖網(wǎng)總拖網(wǎng)總L=200m(不考慮船的寬度不考慮船的寬度)，假定水對船阻力的大小，假定水對船阻力的大小恒定不變，求：恒定不變，求：(1)輪船減速時的加速度輪船減速時的加速度a；(2)輪船的額定功率輪船的額

23、定功率P；(3)發(fā)現(xiàn)漁船時，輪船離開發(fā)現(xiàn)漁船時，輪船離開碼頭的距離碼頭的距離圖圖529 222222001s40s51 22()2 (480 20 40)m/s400.4m/smmLtvsv tats v tat漁船通過的時間由運動學公式， 得到【解析】 555621.0 10 N1.0 10 N1.0 1020W2.0 10 WfffmfmFFmaFFFPFvF v輪船做減速運動時，牛頓第二定律解得最大速度行駛時，牽引力，功率 20120163254132222 2.0 1010 60 500 1020m2 1.0 10 1.1 10fmmfPtF smvPtmvsFm 由動能定理得解得備選備選2：如下圖：如下圖,一質(zhì)量為一質(zhì)量為m的物塊的物塊A與直立輕彈簧的上端連與直立輕彈簧的上端連接接,彈簧的下端固定在地面上彈簧的下端