高中物理第四章机械能和能源4动能动能定理习题课省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

*,*,第四章,机械能和能源,1/28,目标定位,1.,深入了解动能定理，领会应用动能定了解题优越性,.,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,.,习题课：动能定理,2/28,知识探究,自我检测,3/28,一、利用动能定理求变力功,知识探究,利用动能定理是求变力功最惯用方法，这种题目中，物体受到一个变力和几个恒力作用，这时能够先求出几个恒力所做功，然后用动能定理间接求变力做功，即,W,F,W,其它,E,k,.,4/28,例,1,如图,1,所表示，斜槽轨道下端与一个半径为,0.4 m,圆形轨道相连接,.,一个质量为,0.1 kg,物体从高为,H,2 m,A,点由静止开始滑下，运动到圆形轨道最高点,C,处时，对轨道压力等于物体重力,.,求物体从,A,运动到,C,过程中克服摩擦力所做功,.(,g,取,10 m/s,2,),图,1,5/28,解析,物体运动到,C,点时受到重力和轨道对它支持力，由圆周运动知识可知,N,mg,，又,N,mg,，,在物体从,A,点运动到,C,点过程中，由动能定理有,代入数据解得,W,f,0.8 J,，所以克服摩擦力做功为,0.8 J.,答案,0.8 J,6/28,针对训练,如图,2,所表示，物体沿一曲面从,A,点无初速度下滑，当滑至曲面最低点,B,时，下滑竖直高度,h,5 m,，此时物体速度,v,6 m,/s.,若物体质量,m,1 kg,，,g,10 m/,s,2,，求物体在下滑过程中克服阻力所做功,.,图,2,7/28,解析,物体在曲面上受力情况为：重力、弹力、摩擦力，其中弹力不做功,.,设摩擦力做功为,W,f,，由,A,B,用动能定理：,mgh,W,f,m,v,2,0,，代入数据解得,W,f,32 J.,故物体在下滑过程中克服阻力所做功为,32 J.,答案,32 J,8/28,二、利用动能定理分析多过程问题,对于包含多个运动阶段复杂运动过程，能够选择分段或全程应用动能定理,.,1.,分段应用动能定理时，将复杂过程分割成一个个子过程，对每个子过程做功情况和初、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,.,9/28,2.,全程应用动能定理时，分析整个过程中出现过各力做功情况，分析每个力做功，确定整个过程中合外力做总功，然后确定整个过程初、末动能，针对整个过程利用动能定理列式求解,.,当题目不包括中间量时，选择全程应用动能定理更简单，更方便,.,注意：,当物体运动过程中包括多个力做功时，各力对应位移可能不相同，计算各力做功时，应注意各力对应位移,.,计算总功时，应计算整个过程中出现过各力做功代数和,.,10/28,例,2,如图,3,所表示，,ABCD,为一位于竖直平面内轨道，其中,BC,水平，,A,点比,BC,高出,10 m,，,BC,长,1 m,，,AB,和,CD,轨道光滑且与,BC,平滑连接,.,一质量为,1 kg,物体，从,A,点以,4 m,/s,速度开始运动，经过,BC,后滑到高出,C,点,10.3 m,D,点速度为零,.(,g,取,10 m/,s,2,),求：,(1),物体与,BC,轨道间动摩擦因数；,解析,由动能定理得,图,3,解得,0.5.,答案,0.5,11/28,(2),物体第,5,次经过,B,点时速度；,解析,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,答案,13.3 m/s,12/28,(3),物体最终停顿位置,(,距,B,点多少米,).,解析,分析整个过程，由动能定理得,解得,s,21.6 m.,所以物体在轨道上往返运动了,10,次后，继续运动,1.6 m,，故距,B,点距离为,2 m,1.6 m,0.4 m.,答案,距,B,点,0.4 m,13/28,三、动能定理在平抛运动、圆周运动中应用,动能定理既适合用于直线运动，也适合用于曲线运动，尤其是在曲线运动中更显示出优越性，所以动能定理常与平抛运动、圆周运动相结合，处理这类问题要尤其注意：,(1),与平抛运动相结合时，要注意应用运动合成与分解方法，如分解位移或分解速度求平抛运动相关物理量,.,14/28,(2),与竖直平面内圆周运动相结合时，应尤其注意隐藏临界条件：,有支撑效果竖直平面内圆周运动，物体能过最高点临界条件为,v,min,0.,没有支撑效果竖直平面内圆周运动，物体能过最高点临界条件为,v,min,.,15/28,例,3,如图,4,所表示，质量,m,0.1 kg,金属小球从距水平面,h,2.0 m,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,2.0 m,粗糙平面，与半径为,R,0.4 m,光滑半圆形轨道,BCD,相切于,B,点，其中圆轨道在竖直平面内，,D,为轨道最高点，小球恰能经过最高点,D,，求：,(,g,10 m/s,2,),图,4,16/28,(1),小球运动到,A,点时速度大小；,解析,依据题意和题图可得：小球下落到,A,点时由动能定理得：,17/28,(2),小球从,A,运动到,B,时摩擦阻力所做功；,当小球由,B,运动到,D,时由动能定理得：,答案,1 J,18/28,(3),小球从,D,点飞出后落点,E,与,A,点距离,.,解析,小球从,D,点飞出后做平抛运动，故有,水平位移,x,BE,v,D,t,0.8 m,所以,x,AE,x,AB,x,BE,1.2 m.,答案,1.2 m,19/28,自我检测,1,2,3,1.(,利用动能定理求变力功,),某同学从,h,5 m,高处，,以初速度,v,0,8 m,/s,抛出一个质量为,m,0.5 kg,橡皮球，测得橡皮球落地前瞬间速度为,12 m/,s,，求该同学抛球时所做功和橡皮球在空中运动时克服空气阻力做功,.(,g,取,10 m/s,2,),解析,本题所求两问，分别对应着两个物理过程，但这两个物理过程以速度相互联络，前一过程末速度为后一过程初速度,.,该同学对橡皮球做功不能用,W,Fx,求出，只能经过动能定理由外力做功等于球动能改变这个关系求出,.,20/28,1,2,3,该同学抛球过程，球速度由零增加为抛出时初速度,v,0,，,橡皮球抛出后，重力和空气阻力做功，由动能定理得：,即橡皮球克服空气阻力做功为,5 J.,答案,16 J,5 J,21/28,2.(,利用动能定理分析多过程问题,),如图,5,所表示，质量,m,1 kg,木块静止在高,h,1.2 m,平台上，木块与平台间动摩擦因数,0.2,，用水平推力,F,20 N,，使木块产生位移,x,1,3 m,时撤去，木块又滑行,x,2,1 m,后飞出平台，求木块落地时速度大小,.,1,2,3,图,5,22/28,解析,木块运动分为三个阶段，先是在,x,1,段做匀加速直线运动，然后是在,x,2,段做匀减速直线运动，最终是平抛运动,.,考虑应用动能定理，设木块落地时速度为,v,，整个过程中各力做功情况分别为,推力做功,W,F,Fx,1,，,摩擦力做功,W,f,mg,(,x,1,x,2,),，,重力做功,W,G,mgh,，,1,2,3,23/28,1,2,3,24/28,3.(,动能定理在平抛和圆周运动中应用,),如图,6,所表示，竖直平面内,圆弧形光滑管道半径略大于小球半径，管道中心线到圆心距离为,R,，,A,端与圆心,O,等高，,AD,为水平面，,B,点在,O,正下方，小球自,A,点正上方由静止,释放，自由下落至,A,点时进入管道，从上端口,飞出后落在,C,点，当小球抵达,B,点时，管壁对,小球弹力大小是小球重力大小,9,倍,.,求：,1,2,3,图,6,25/28,1,2,3,(1),释放点距,A,点竖直高度；,解析,设小球抵达,B,点速度为,v,1,，因为抵达,B,点时管壁对小球弹力大小是小球重力大小,9,倍，,所以有,9,mg,mg,从最高点到,B,点过程中，由动能定理得,由,得：,h,3,R,答案,3,R,26/28,1,2,3,(2),落点,C,与,A,点水平距离,.,解析,设小球抵达圆弧最高点速度为,v,2,，落点,C,与,A,点水平距离为,x,从,B,到管道最高点过程中，由动能定理得,27/28,1,2,3,R,x,v,2,t,28/28,