《（沪科版）高中物理 3.3动能定理的应用 ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（沪科版）高中物理 3.3动能定理的应用 ppt课件（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能定理的应用情境导入 课程目标 1 . 进一步理解动能定理。 2 . 掌握运用动能定理的解题方法及步骤。 3 . 通过对案例的分析 , 找出案例中所体现的物理规律及解题方法。 4 . 会用动能定理求解变力做功问题。 一 二一、应用动能定理解题的优越性 应用动能定理分析问题 , 只需考虑物体 初、末 状态的动能与所做的功 ,而不必考虑物体的 加速度 和时间 , 因而往往比用 牛顿运动定律 和 运动学 规律更简便。 一 二二、合力做功的求法 方法一( 1 ) 分析物体受到 几个力 。( 2 ) 每个力是否对物体 做功 , 做 正功 还是 负功 。( 3 ) 求每个力所做功的 代数和 。方法二( 1
2、 ) 分析物体的 受力情况 , 求出物体所受的合力。( 2 ) 求出 合力 做的功。一 二思考 一辆汽车由静止启动后速度达到 10 m / s 和速度由 10m / s 达到20m / s 的两个过程中 , 速度的变化是否相同 ? 合力对汽车做的功是否相同 ? 提示 : 两个过程中速度的变化相同 , v= 10m / s , 但合力所做的功不同 , 由动能定理 , 第一个过程 W 1 =12 12= 50 m J , 第二个过程 W 2 =12m v 2212m v 12= 150 m J , 即 W 2 = 3 W 1 。 探究点一 探究点二探究一动能定理的应用及优越性 问题导引 运动员将
3、7 . 5k g 铅球以 1 2m / s 的速度推出 , 那么如何求出运动员对铅球所做的功 ? 是多少 ? 提 示 : 用动能定理来求 , W= E k =122 7 . 5 122J = 54 0J 。 探究点一 探究点二名师精讲1 . 动能定理的实质 ( 1 ) 动能定理是功能关系的一种具体体现。合力做功是改变动能的一种途径 , 动能的改变可由合力做的功来度量。因此 , 动能定理进一步揭示了功与能转化的关系。 ( 2 ) 动能定理揭示了合力对物体做功与物体动能的变化之间的定量关系和因果联系 , 合力做功是因 , 动能变化是果。定理表明 , 合力对物体做了多少功 , 物体的动能就变化多少。
4、合力做正功 , 物体的动能增加 ; 合力做负功 ,物体的动能减少。 2 . 合力做功的 两种求解思路 ( 1 ) 先求物体所受到的合力 , 再根据公式 W =F s c o s 求合力的功 ;( 2 ) 先根据 W =F s c o s 求每个分力做的功 、 再根据 W 合=2+ + 探究点一 探究点二3 . 动能定理解题的优越性 ( 1 ) 应用动能定理解题时 , 物体由初状态到末状态的过程中 , 它的运动性质、运动轨迹、做功的力是变力还是恒力等诸多因素都可以不予考虑 , 使分析简化。 ( 2 ) 应用牛顿运动定律和运动学规律时 , 涉及的有关物理量比较多 , 对运动过程中的细节也要仔细研究
5、 ; 而应用动能定理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动能 , 并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理。 ( 3 ) 一般情况下 , 由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题 , 用动能定理也可以求解 , 并且更为简捷。 4 . 应用动能定理解题的步骤 ( 1 ) 确定研究对象和研究过程 ( 研究对象一般为单个物体 ) 。 ( 2 ) 对研究对象进行受力分析 ( 注意哪些力做功或不做功 ) 。 ( 3 ) 确定合力对物体做的功 ( 注意功的正负 ) 。 ( 4 ) 确定物体的初、末动能 ( 注意动能增量是末动能减初动能 ) 。 ( 5 ) 根据动能定理列式、求解。 探究点一 探究点二警
6、示 ( 1 ) 动能定理是功能基本关系之一 , 凡是涉及力所引起的位移、速度变化 , 而不涉 及加速度问题 , 通常可以应用动能定理来解决 , 而且比用牛顿定律解决更为简便。 ( 2 ) 列方程时等号的左边一般是合力做的功 , 右边一般是动能的增量。 探究点一 探究点二【例题 1 】 质量为 2铁球从离地 2m 高处自由下落 , 陷入沙坑中 2 c m 深处 , 如图所示 , 求沙子对铁球的平均阻力。 ( g 取 10m / 解析 : ( 1 ) 分段列式 : 设铁球自由下落至沙面时的速度为 v , 铁球自由下落至沙面的过程中有 : 2 。 设铁球在沙中受到的平均阻力为 f , 铁球在沙中运动
7、的过程中 有 f h = 0 f= 20 20N 。 探究点一 探究点二( 2 ) 全程列式 : 全过程重力做功为 H+ h ), 进入沙中阻力做功 - 铁球开始时的动能为零 , 进入沙坑最后动能也为零 , 所以 H+ h ) - f h= 0 , 代入数据解得 f= 202 0N 。 答案 : 202 0N 题后反思 如果物体在几个力 ( 其中一个力未知 ) 的作用下 ,运动的位移和其动能变化量已知时 , 可用动能定理求解此未知力。 探究点一 探究点二探究二利用动能定理求变力的功 问题导引如图所示 , 一弹簧与物块相连 , 当弹簧总长由 物块的速度由 请思考下列问题 : ( 1 ) 弹簧的弹
8、力 是恒力 , 还是变力 ? ( 2 ) 弹簧弹力做的功能用 W =F s c o s 求解吗 ? 若不能 , 应怎样求 ? 提示 : ( 1 ) 变力。 ( 2 ) 不能 , 可根据动能定理 W=12 2212 12求得。 探究点一 探究点二名师精讲动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的 , 但对于外力是变力 , 物体做曲线运动的情况同样适用 , 也就是说 , 动能定理适用于任何力作用下 , 以任何形式运动的物体对象 , 具有普遍性。 如果在运动过程中有变力做功 , 不能用恒力做功的计算公式 W = F s c o s 进行计算 , 这时可以用 动能定理进行计算 , 其
9、基本方法是 : 1 . 分析物体受力 , 明确过程中的各力是恒力还是变力 , 并求出各恒力所做的功。 2 . 分析物体运动过程 , 确定物体的初、末状态的动能。 3 . 利用动能定理列方程求解。 警示 ( 1 ) 变力是指力的大小或方向发生变化的力 , 曲线运动中的力不一定就是变力 , 直线运动中的力也未必都是恒力。 ( 2 ) 机车以不变的功率启动过程中牵引力的功可以用公式 W = P t 求解。 探究点一 探究点二【例题 2 】 一质量为 m 的小球 , 用长为 L 的轻绳悬挂于 O 点 , 小球在水平拉力 F 作用下 , 从平衡位置 P 点很缓慢地移动到 Q 点 ( 如图所示 ), 则力
10、 F 所做的功 为 ( ) A . c o s B. 1 - c o s ) C. FL c o s D. 1 - c o s ) 点拨 : 小球缓慢移动 小球处于平衡状态 F 是变力 由 W 总 = 探究点一 探究点二解析 : 小球运动过程缓慢 , 因而任一时刻都可以看作是平衡态。由平衡知识得 F =mg t a n , F 随 变化而变化。这是一个变力作用下曲线运动问题 ,要求变力 F 做的功 , 不能直接用功的定义式 F s c o s 来求。此过程中 , 线的拉力 F 也是变力 , 大小和方向均在发生变化 , 对于这个变力 F 做功的情况应这样分析 : 将圆弧分割成无限个小段 , 每个
11、小段圆弧可近 似看成弦。小球在每段小圆弧上运动的位移很短 , 可以看成拉力方向不变 , 符合力与位移垂直的条件 , 所以 0 。于是 , 只有重力和水平拉力这两个力做功。重力做的功等于重力 G 与小球在竖直方向的位移 L ( 1 - c o s ) 的乘积且为负功。即- 1 - c o s ) 。动能的变化为零 , 由动能定理得 1 - c o s ) = 0 , 即WF= 1 - c o s ), B 项正确。 答案 : B 探究点一 探究点二题后反思 ( 1 ) 小球在被拉起的过程中 , 绳子对它的拉力方向始终和其运动方向垂直 , 故绳子的拉力不做功。 ( 2 ) 如果物体所受的外力中有变
12、力 , 也有恒力 , 且恒力所做的功及物体动能的变化量容易求解 , 则可由动能定理求出变力所做的功。 1 2 3 4 51 . 下列关于运动物体所受的合力、合力做功和动能变化的关系 , 正确的是( ) A . 如果物体所受的合力为零 , 那么合力对物体做的功一定为零 B. 如果合力对物体做的功为零 , 则合力一定为零 C. 物体在合力作用下做匀变速直线运动 , 则动能在一段过程中变化量一定不为零 D. 物体的动能不发生变化 , 物体所受合力一定是零 解析 : 根据功的定义可知 , A 项对 , B 项错 ; 竖直上抛运动是一种匀变速直线运动 , 其在上升和下降阶段经过同一位置时动能相等 , 故
13、 C 项错 ; 动能不变化 ,只能说明速度大小不变 , 但速度方向不一定不变 , 因此合力不一定为零 , 故 答案 : A 1 2 3 4 52 . 人骑自行车下坡 , 坡长 l= 5 00m , 坡高 h= 8m , 人和车的总质量为 100 下坡时初速度为 4 m / s , 人不踏车的情况下 , 到达坡底时车速为 1 0 m / s , g 取 10m / 下坡过程中阻力所做的功为 ( ) A . - 4 000 J B. - 3 800 J C. - 5 0 00 J D. - 4 2 00 J 解析 : 由动能定理可得 : f =12m ( 2 02), 解 得 W f = - 2m
14、 ( 2 02) = - 380 0 J , 故选项 B 正确。 答案 : B 1 2 3 4 53 . 质量 m= 2滑块 , 以 4m / s 的初速度在光滑水平面上向左滑行 , 从某一时刻起受一向右、大小为 4N 的水平恒力作用 , 此后滑块前进距离 s 时速度变为零 , 则 s 为 ( ) A B C 解析 : 由 - F s = 0 s= 22 =2 422 4m = 4 m , B 正确。 答案 : B 1 2 3 4 54 . ( 多选 ) 在平直公路上 , 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 克服摩擦阻力所做的功为 则下列关系中正确的是 ( ) A . F f= 4 1 B. F f= 1 3 C. 4 3 D. 1 1 1 2 3
