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1、用心 爱心 专心 高一高一物理动能定理的应用物理动能定理的应用 机械能守恒定律机械能守恒定律人教实验版人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 动能定理的应用 机械能守恒定律 二 知识要点 1 进一步掌握用动能定理解决问题的方法 2 理解动能和势能的相互转化 3 掌握机械能守恒的表达式 三 重点 难点解析 一 动能定理 1 内容 合力的功等于物体动能的变化 2 表达式 22 2121 11 22 kk WEEmvmv 当 W 0 时 21 0 kk EE 21kk EE 动能增加 W 0 21 0 kk EE 21kk EE 动能减少 3 合力的功的计算 因为功是标量 当物体同时受到
2、几个力的作用时 合力的功等于各 个力做功的代数和即 W W1 W2 Wn 当然合力若是恒力时 也可以由功的计算公式直接去求合力功 说明 1 动能定理虽然是在物体受到恒力的作用且物体做直线运动的情况下得到的 但可 以证明 对于物体受到变力作用做曲线运动时 动能定理也是适用的 这也正是动能定理 的广泛应用于解决有关力学问题的优点 2 有了动能定理 就可以来借助于它求变力做功问题了 4 应用动能定理解题的基本方法 1 确定研究对象 明确它的运动过程 2 分析物体在运动过程中的受力情况 明确各个力是否做功 是正功还是负功 3 明确起始状态和终了状态的动能 可分段 也可以全过程考虑 4 用 12 kkk
3、 EEEW 总 列方程求解 注意 末状态的动能与初状态的动能之 差 二 动能与势能的相互转化 1 物体自由下落或沿光滑斜面下滑时 重力对物体做正功 物体的重力势能减少 物体 的动能增加 2 将物体以一定的初速度竖直上抛或沿光滑斜面上升时 重力做负功 物体的重力势能 增加 动能减少 3 被压缩的弹簧 将跟它接触的物体弹出去的过程中 弹力做正功 物体的动能增加 弹簧的弹性势能减少 用心 爱心 专心 4 将物体以一定的初速度竖直向上抛出 物体在上升过程中 重力对物体做负功 物体的高 度升高重力势能增加 物体的速度减小 动能减少 物体的动能转化成重力势能 总结 由上述事例说明 在一定条件下物体的动能和
4、势能可以相互转化 根据以上事 例 分析一下物体动能和势能发生转化的条件 只有重力做功或只有弹力做功 讨论 只有重力 或弹力 做功与只受重力 或弹力 是一回事吗 有几种情况 请 举例说明 看教材 P23例题 5 通过重力或弹力做功 机械能可以从一种形式转化成另一种形式 三 机械能守恒定律 1 动能和势能统称为机械能 其中的势能包括重力势能和弹性势能 2 内容 见课本 3 表达式 E1 E2 或 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 例 l 质量为 M 500t 的机车 以恒定功率从静止起动 经时间 t 5min 时 在水平轨道 上行驶了 l 2 25km 速度达到了最大 vm 15m s 试求 1 机
5、车的功率 P 2 机车运动过程中所受的平均阻力 解析 解析 机车以恒定的功率起动 由于速度越来越大 牵引力的功可由vFP 求解 tPW 故 1 0 2 1 2 m Mvl fPt 其中f为机车所受平均阻力 当机车速度达到 0m 时应有 m v fP 由 得 m v P f 2 将 P 3 75 105W 代入 得 4 5 105 2 15 1075 3 f N 例 2 如图所示 质量 m 1kg 的木块静止在高 h 1 2m 的平台上 木块与平面间的动摩 擦因数 0 2 用水平推力 F 20N 使木块产生位移 l1 3m 时撤去 木块又滑行 l2 lm 时飞出平台 求木块落地时速度的大小 用心
6、 爱心 专心 解析 解析 取木块为研究对象 其运动分为三个阶段 先匀加速前进 l1后匀减速 l2 再做 平抛运动 用牛顿运动定律来解计算麻烦 而物体在各个运动阶段 受力情况明确 宜用 动能定理求解 设木块落地时的速度为 v 各力做功的情况分别为 1 lFWF 12 f Wmg ll G Wmgh 由动能定理 k EW 合外 得 0 2 1 2 211 mvmghllmglF 代入数据8 2 vm s 例 3 一个质点放在光滑水平面上 在水平恒力 F 作用下 由静止开始运动 当速度达到 w 时 立即换成一个方向相反 大小为 3F 的恒力作用 经过一段时间后 质点回到出发点 求质点回到出发点时的速
7、度 解析 解析 解法一 以恒力 F 的方向作为正方向 设质点在恒力 F 的作用下发生的位移为 l 则根据运动学公式有 2 1 2val 1 F a m 当恒力改为 3F 且方向相反时有 22 2 2 t vval 2 3F a m 联立以上各式 可得2 t vv 根据题意应舍去2 t vv 取2 t vv 解法二 根据动能定理可列出以下公式 2 2 1 mvFl 2 2 2 1 2 1 3mvmvlF t 联立 式可解得 可得2 t vv 应取2 t vv 模拟试题模拟试题 1 对水平面上的物体施以水平力 F 从静止开始运动了位移 L 撤去力 F 这以后又经 过了位移 L 而停止下来 若物体的
8、质量为 m 则 A 它所受阻力为 FB 它所受阻力为 F 2 用心 爱心 专心 C 力 F 做的功为零D 力 F 做的功为 FL 4m 2 水平桌面上有一物体 受一水平方向的恒力 F 的作用 由静止开始无摩擦地运动经过 路程 l1 速度达到 v 又经过路程 l2 速度达到 2v 则在 l1和 l2两段路程中 F 所做的功之 比为 A 1 1 B 1 2 C 1 3 D 1 4 3 一学生用 100N 的力将质量为 0 5kg 的小球 以 8m s 的初速沿水平方向踢出 20m 远 则该学生对小球做的功为 A 200J B 16JC 1000JD 无法确定 4 以初速度 v0竖直上抛一个质量为
9、m 的小球 小球运动过程中所受阻力 f 大小不变 上升最大高度为 A 则抛出过程中 人手对小球做的功为 A 2 0 1 2 mvB mghC 2 0 1 2 mvmgh D 2 0 1 2 mvmghfh 5 在下列事例中 物体的机械能守恒的是 A 做自由落体运动的物体 B 沿光滑斜面自由下落的物体 C 沿光滑斜面向上加速运动的物体 D 沿某一斜面匀速下滑的物体 6 物体在下列运动过程中 机械能守恒的是 A 在空中匀速下落的跳伞运动员 B 以加速度 g 向上做匀加速运动的电梯 C 光滑曲面上自由运动的物体 D 忽略空气阻力 竖直向上抛出的物体 7 如图所示 桌面高为 h 质量为 m 的小球从离
10、桌面高 H 处自由落下 不计空气阻力 以桌面为参考平面 则小球到地面前瞬间的机械能为 A mghB mgHC mg h H D mgh 8 下列关于机械能是否守恒的叙述正确的是 A 做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒 B 做匀变速直线运动的物体的机械能可能守恒 C 合外力对物体做功为零时 机械能一定守恒 D 只有重力对物体做功 物体机械能一定守恒 9 质量为 m 的物体 从静止开始以 2g 的加速度竖直向下运动了 h 高度 下列说法中正 确的是 A 物体的势能减小了 2mghB 物体的机械能保持不变 C 物体的动能增加 2mghD 物体的机械能增加 mgh 10 如图所示一条重铁链长 2m
11、质量为 10kg 放在光滑的水平地面上 拿住一端匀速提 用心 爱心 专心 起铁链到铁链全部离开地面的瞬间 拉力所做的功为 11 如图所示 AB 与 CD 两个斜面 分别与一个光滑的圆弧轨道相切 圆弧的圆心角为 120 半径 R 2m 质量为 m lkg 的物块在距底面 h 3m 的 A 点以 vA 4m s 的速 度滑下 若物块与斜面的动摩擦因数 0 02 求物体在斜面上 除圆弧外 共能运动多 长路程 12 如图所示 绷紧的传送带在电动机带动下 始终保持 v0 2m s 的速度匀速运行 传送带与水平地面的夹角 30 现把一质量 m 10kg 的工件轻轻地放在传送带底端 由传送带传送至 h 2m
12、 的高处 已知工件与传送带间动摩擦因数 3 2 g 取 10m s2 1 试通过计算分析工件在传送带上做怎样的运动 2 工件从传送带底端运动至最高处的过程中摩擦力对工件做了多少功 13 电动机通过一绳吊起一质量为 8kg 的物体 绳的拉力不能超过 120N 电动机的功率 不能超过 1200W 要将此物体由静止起用最快的方式将物体吊高 90m 已知此物体被吊高 接近 90m 时 已开始以最大速度匀速上升 所需时间为多少 g 10m s2 试题答案试题答案 1 B2 C3 B4 A5 AB 用心 爱心 专心 6 CD7 B8 BD9 CD 10 100J11 L 280m 12 1 先做 a 2 5m s2匀加速直线运动 然后匀速运动 2 W 220J 13 t 7 75s
