（人教版2019必修第二冊）高一物理同步備課 專題4：動能定理的應用（教學課件）

專題4：動能定理的應用

主講老師：目錄01直線運動02曲線運動03變力做功04多過程問題目錄第一部分：直線運動一、直線運動【典例1】同一物體分別從高度相同，傾角不同的光滑斜面的頂端滑到底端時，相同的物理量是（）A.動能B.速度C.速率D.重力所做的功【正確答案】ACD【解析】【典例2】物體在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由靜止開始運動，發(fā)生位移s1后即撤去力F，物體由運動一段距離后停止運動。整個過程的V–t圖線如圖所示。求推力F與阻力f的比值.【解法1】

由動能定理得WF+Wf=0即：Fs1+（–fs）=0由V–t圖線知s

：s1=4：1所以F：f=s：s1結果：F：f=4：1Fs1s01234vt一、直線運動Fs1s01234vt撤去F前，由動能定理得（F–f）s1=V撤去F后，由動能定理得–f(s–s1)=0–兩式相加得Fs1+（–fs）=0由解法1知F：f=4：1【解法3】牛頓定律結合勻變速直線運動規(guī)律（同學們自己嘗試）【解法2】分段用動能定理一、直線運動【典例3】物體從高H處由靜止自由落下，不計空氣阻力，落至地面沙坑下h處停下，求物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？Hhmgmgf由動能定理得：WG+Wf=0mg（H+h）–fh=0【解析】一、直線運動第二部分：曲線運動二、曲線運動【典例4】某人從距地面25m高處水平拋出一小球，小球質量100g，出手時速度大小為10m/s,落地時速度大小為16m/s，取g=10m/s2，求：（1）人拋球時對小球做多少功？（2）小球在空中運動時克服阻力做功多少？v0hv人拋球：球在空中：得：W人=5J得：Wf=17.2J【解析】【典例5】如圖所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高，質量為m的質點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g。質點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為()FN=2mg【解析】二、曲線運動【典例6】如圖,光滑水平薄板中心有一個小孔,在孔內穿過一條質量不計的細繩,繩的一端系一小球,小球以O為圓心在板上做勻速圓周運動,半徑為R,此時繩的拉力為F,若逐漸增大拉力至8F,小球仍以O為圓心做半徑為0.5R的勻速圓周運動,則此過程中繩的拉力做的功為多少？F初：F=mV12/R末：8F=mV22/0.5R則：EK1=?mV12=?FREK2=?mV22=2FR【解析】由動能定理得：W=EK2－EK1=1.5FR二、曲線運動第三部分：求變力做功【典例7】（多選）如圖甲所示，一質量為4kg的物體靜止在水平地面上，讓物體在隨位移均勻減小的水平推力F作用下開始運動，推力F隨位移x變化的關系如圖乙所示，已知物體與地面間的動摩擦因數

，g取

，則下列說法正確的是（）A．物體先做加速運動，當推力F小于摩擦力后開始做減速運動B．物體在水平地面上運動的最大位移是10mC．物體運動的最大速度為2m/sD．物體在運動中的加速度先變小后不變【正確答案】AB三、求變力做功【典例8】質量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P點緩慢地移到Q點，則力F所做的功為()A.mgLcosB.mgL（1

–cos

）C.FLsinD.FLcos

PQFsTmg【解析】

由P到Q，由動能定理得：WF+WG=0即WF–mgL（1–cos

）=0∴WF=mgL（1–cos

）【正確答案】B三、求變力做功【典例9】在溫州市科技館中，有個用來模擬天體運動的裝置，其內部是一個類似錐形的漏斗容器，如圖甲所示．現(xiàn)在該裝置的上方固定一個半徑為R的四分之一光滑管道AB，光滑管道下端剛好貼著錐形漏斗容器的邊緣，如圖乙所示．將一個質量為m的小球從管道的A點靜止釋放，小球從管道B點射出后剛好貼著錐形容器壁運動，由于摩擦阻力的作用，運動的高度越來越低，最后從容器底部的孔C掉下，(軌跡大致如圖乙虛線所示)，已知小球離開C孔的速度為v，A到C的高度為H.求：(1)小球達到B端的速度大?。?2)小球在管口B端受到的支持力大?。?3)小球在錐形漏斗表面運動的過程中克服摩擦阻力所做的功．三、求變力做功三、求變力做功第四部分：多過程問題【典例10】如圖所示，質量m＝1kg的木塊靜止在高h＝1.2m的平臺上，木塊與平臺間的動摩擦因數μ＝0.2，用水平推力F＝20N，使木塊產生位移l1＝3m時撤去，木塊又滑行l(wèi)2＝1m后飛出平臺，求木塊落地時速度的大小(g＝10m/s2)．四、多過程問題四、多過程問題【典例11】如圖所示裝置由AB、BC、CD三段軌道組成，軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接，其中軌道AB、CD段是光滑的，水平軌道BC的長度x＝5m，軌道CD足夠長且傾角θ＝37°，A、D兩點離軌道BC的高度分別為h1＝4.30m、h2＝1.35m．現(xiàn)讓質量為m的小滑塊自A點由靜止釋放．已知小滑塊與軌道BC間的動摩擦因數μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)小滑塊第一次到達D點時的速度大??；(2)小滑塊第一次與第二次通過C點的時間間隔；(3)小滑塊最終停止的位置距B點的距離．四、多過程問題四、多過程問題四、多過程問題四、多過程問題【典例12】如圖所示，傾角為37°的粗糙斜面AB底端與半徑R＝0.4m的光滑半圓軌道BC平滑相連，O點為軌道圓心，BC為圓軌道直徑且處于豎直方向，A、C兩點等高．質量m＝1kg的滑塊從A點由靜止開始下滑，恰能滑到與O點等高的D點．g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求滑塊與斜面間的動摩擦因數μ；(2)若使滑塊能到達C點，求滑塊從A點沿斜面滑下時的初速度v0的最小值；(3)若滑塊離開C處的速度大小為4m/s，求滑塊從C點飛出至落到斜面上所經歷的時間t.四、多過程問題四、多過程問題四、多過程問題四、多過程問題四、多過程問題解題策略應用動能定理求解多過程問題可從以下幾點入手：首先需要建立運動模型，選擇一個、幾個或全過程研究．涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功時，需注意：重力的功取決于物體的初、末位置，與路徑無關；大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小與路程的乘積．專注過程與過程的連接狀態(tài)的受力特征與運動特征(比如：速度、加速度或位移)．列整體(或分過程)的動能定理方程．第五部分：歸納總結一、應用動能定理解題的一般步驟確定研究對象，畫出過程示意圖；分析物體的受力，明確各力做功的情況，并確定外力所做的總功；分析物體的運動，明確物體的初、末狀態(tài)，確定初、末狀態(tài)的動能及動能的變化；根據動