《广西专版2023_2024学年新教材高中物理第8章机械能守恒定律习题课四动能定理机械能守恒定律应用中的几类典型问题课件新人教版必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广西专版2023_2024学年新教材高中物理第8章机械能守恒定律习题课四动能定理机械能守恒定律应用中的几类典型问题课件新人教版必修第二册（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课四动能定理机械能守恒习题课四动能定理机械能守恒定律应用中的几类典型问题定律应用中的几类典型问题课堂堂要点解要点解读素养素养目目标定位定位随堂随堂训练素养目标定位目目 标 素素 养养1.会分析动能定理与图像结合的问题。会分析动能定理与图像结合的问题。2.理解应用机械能守恒定律分析非质点类问题的方法。理解应用机械能守恒定律分析非质点类问题的方法。3.掌握功能关系问题的综合应用。掌握功能关系问题的综合应用。课堂要点解读一一 动能定理能定理与与图像像问题的的结合合知识讲解1.解决图像问题的基本步骤。解决图像问题的基本步骤。(1)观察题目给出的图像观察题目给出的图像,明确纵坐标、横坐标所对应的物理
2、明确纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义。量及图线所表示的物理意义。(2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式的函数关系式。(3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线与找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线与坐标轴围成的面积等所表示的物理意义坐标轴围成的面积等所表示的物理意义,分析解答问题分析解答问题,或者或者利用数学方法求物理量。利用数学方法求物理量。2.图像所围图像所围“面积面积”和图像
3、斜率的含义和图像斜率的含义。典例剖析【例【例1】如图所示如图所示,一物块由静止开始沿斜面向下滑动一物块由静止开始沿斜面向下滑动,最后最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接停在水平地面上。斜面和地面平滑连接,且物块与斜面、物且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中,物块的动能物块的动能Ek与水平位移与水平位移x关系的图像是关系的图像是()A解析解析:设斜面倾角为设斜面倾角为,小物块的质量为小物块的质量为m,物块与斜面间的动物块与斜面间的动摩擦因数为摩擦因数为1,物块与地面间的动摩擦因数为物块与地面间的动摩擦因数为2,在小物块由在小物块由静止
4、开始沿斜面向下运动的过程中静止开始沿斜面向下运动的过程中,当水平位移为当水平位移为x时时,整理得小物块的动能整理得小物块的动能Ek与水平位移与水平位移x的关系为的关系为Ek=(mgtan-1mg)x假设小物块到达斜面底端的动能为假设小物块到达斜面底端的动能为Ek0,此时此时小物块的水平位移为小物块的水平位移为x0,在水平面上运动的过程中在水平面上运动的过程中,由由动能定理得动能定理得-2mg(x-x0)=Ek-Ek0整理得小物块的动能整理得小物块的动能Ek与水平位移与水平位移x的关系为的关系为Ek=Ek0+2mgx0-2mgx所以小物块的动能所以小物块的动能Ek与水平位移与水平位移x关系的图像
5、为正比关系关系的图像为正比关系和一次函数关系和一次函数关系,选项选项A正确。正确。规律总结规律总结 “四步走四步走”分析动能定理与图像的综合问题分析动能定理与图像的综合问题第一步第一步,明确图像的意义明确图像的意义;第二步第二步,挖掘图像的隐含条件挖掘图像的隐含条件;第三第三步步,结合图像分析力的做功情况及动能变化情况结合图像分析力的做功情况及动能变化情况;第四步第四步,应用应用动能定理列方程求解或作出判断。动能定理列方程求解或作出判断。学以致用1.如图所示如图所示,一个质量为一个质量为m的滑的滑块在高度为块在高度为h的斜面顶端由静止的斜面顶端由静止释放释放,滑块与斜面间动摩擦因数恒滑块与斜面
6、间动摩擦因数恒定定,以水平地面为参考平面以水平地面为参考平面,则滑则滑块滑至斜面底端时的动能块滑至斜面底端时的动能Ek随斜随斜面倾角面倾角变化的关系图像可能正变化的关系图像可能正确的是确的是()答案答案:A逐渐减小逐渐减小,当重力沿斜面方向的分力小于等于最大静摩擦力当重力沿斜面方向的分力小于等于最大静摩擦力时时,有有mgsin mgcos,解得解得tan,此后继续减小此后继续减小,滑块都滑块都不再下滑不再下滑,选项选项A正确。正确。二二 应用用机械能守恒定律分析非机械能守恒定律分析非质点点类问题知识讲解1.绳索、链条或液体之类的物体的特点。绳索、链条或液体之类的物体的特点。在运动过程中在运动过
7、程中,将发生形变将发生形变,其重心位置相对于物体本身发其重心位置相对于物体本身发生变化生变化,因此不能再看作质点来处理。因此不能再看作质点来处理。2.绳索、链条或液体之类的物体的分析。绳索、链条或液体之类的物体的分析。(1)正确确定重心的位置。正确确定重心的位置。此类物体长度或位置发生变化此类物体长度或位置发生变化,重心的位置相对于物体来说重心的位置相对于物体来说并不是固定不变的并不是固定不变的,正确确定重心的位置是解题的前提。正确确定重心的位置是解题的前提。(2)分段处理。分段处理。一般情况下常常分段考虑各部分的重力势能一般情况下常常分段考虑各部分的重力势能,并用各部分的并用各部分的重力势能
8、之和作为系统的总的重力势能。重力势能之和作为系统的总的重力势能。(3)参考平面的选取。参考平面的选取。可以任意选取可以任意选取,以处理问题方便为原则。以处理问题方便为原则。典例剖析【例【例2】如图所示如图所示,有一条长为有一条长为1 m的均匀金属链条的均匀金属链条,有一半有一半长度的链条在光滑的足够高的斜面上长度的链条在光滑的足够高的斜面上,斜面顶端是一个很小斜面顶端是一个很小的圆弧的圆弧,斜面倾角为斜面倾角为30,另一半长度的链条竖直下垂在空中另一半长度的链条竖直下垂在空中,当当链条从静止开始释放后链条滑动链条从静止开始释放后链条滑动,g取取10 m/s2,则链条刚好全部则链条刚好全部滑出斜
9、面时的速度为滑出斜面时的速度为()思路点拨思路点拨:解答本题的思路流程解答本题的思路流程:答案答案:A 学以致用2.如图所示如图所示,粗细均匀、两端开口的粗细均匀、两端开口的U形管内装有同种液体形管内装有同种液体,管中液柱总长度为管中液柱总长度为4h,开始时使两边液面高度差为开始时使两边液面高度差为h,后来让液后来让液体自由流动体自由流动(不计空气阻力和液体与容器之间的阻力不计空气阻力和液体与容器之间的阻力),当两液当两液面高度相等时面高度相等时,右侧液面下降的速度为右侧液面下降的速度为()A解析解析:设管的横截面积为设管的横截面积为S,液体的密度为液体的密度为,打开阀门后打开阀门后,液体液体
10、开始运动开始运动,不计液体产生的摩擦阻力不计液体产生的摩擦阻力,液体机械能守恒液体机械能守恒,液体减液体减三三 功能功能关系的关系的综合合应用用知识讲解1.功能关系概述。功能关系概述。(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的,做功的过做功的过程就是能量之间转化程就是能量之间转化(或转移或转移)的过程。的过程。(2)功是能量转化的量度。做了多少功功是能量转化的量度。做了多少功,就有多少能量发生转就有多少能量发生转化化(或转移或转移)。2.功能关系的几种表达形式功能关系的几种表达形式。功功能量转化能量转化关系式关系式重力做功重力做功重力做正功重力做正功
11、,重力势能减小重力势能减小;重力做负重力做负功功,重力势能增大重力势能增大WG=-Ep弹力做功弹力做功弹力做正功弹力做正功,弹性势能减小弹性势能减小;弹力做负弹力做负功功,弹性势能增大弹性势能增大WF=-Ep合力做功合力做功合力做正功合力做正功,动能增大动能增大;合力做负功合力做负功,动动能减小能减小W合合=Ek功功能量转化能量转化关系式关系式系统内除重系统内除重力、弹力外力、弹力外其他力做功其他力做功其他力做正功其他力做正功,机械能增大机械能增大;其他力做其他力做负功负功,机械能减小机械能减小W=E机机两物体间滑两物体间滑动摩擦力对动摩擦力对物体系统做物体系统做功功系统内一对滑动摩擦力做的总
12、功的系统内一对滑动摩擦力做的总功的数值等于转化成的内能数值等于转化成的内能Ffl相对相对=Q(1)功和能尽管存在对应关系功和能尽管存在对应关系,而且单位也相同而且单位也相同,但功和能本但功和能本质不同质不同,功是过程量功是过程量,是能量转化或转移的过程是能量转化或转移的过程,而能是状态量而能是状态量,其变化通过做功来实现。其变化通过做功来实现。(2)以系统为研究对象时以系统为研究对象时,内力做功的过程同样是能量转化和内力做功的过程同样是能量转化和转移的过程。转移的过程。典例剖析【例【例3】(多选多选)如图所示如图所示,质量为质量为m的物体的物体(可视为质点可视为质点)以某以某一速度从一速度从A
13、点冲上倾角为点冲上倾角为30的固定斜面的固定斜面,其运动的加速度大其运动的加速度大小小为为 g,此物体在斜面上上升的最大高度为此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程则在这个过程中物体中物体()CD名师点津名师点津 运用运用功能关系时应注意功能关系时应注意(1)牢记常见功和能的对应关系牢记常见功和能的对应关系,如研究动能变化只看合力做如研究动能变化只看合力做了多少功了多少功;研究机械能的变化研究机械能的变化,只看除重力、弹力以外的力总只看除重力、弹力以外的力总共做了多少功。重力势能的变化只与重力做功有关。共做了多少功。重力势能的变化只与重力做功有关。(2)各力做功的正负。各力做功的正负。
14、(3)各种形式的能量分别是增加还是减少。各种形式的能量分别是增加还是减少。学以致用3.(多选多选)一质量为一质量为5 kg的物块的物块,在竖直方向的拉力作用下运动在竖直方向的拉力作用下运动的的v-t图像如图所示图像如图所示,向上为运动的正方向向上为运动的正方向,g取取10 m/s2,下列说下列说法正确的是法正确的是()A.第第1 s末物块的动能为末物块的动能为45 JB.前前3 s内内,物块的重力势能不变物块的重力势能不变C.前前6 s内内,物块动能变化量为物块动能变化量为-10 JD.前前6 s内内,物块的重力势能一直增加物块的重力势能一直增加答案答案:CD随堂训练1.一物体从地面由静止开始
15、运动一物体从地面由静止开始运动,取地面为参考平面取地面为参考平面,运动过运动过程中重力对物体做功为程中重力对物体做功为W1,阻力对物体做功为阻力对物体做功为W2,其他力对物其他力对物体做功为体做功为W3,则该过程终态时则该过程终态时()A.物体的动能为物体的动能为W1+W2B.物体的重力势能为物体的重力势能为W1C.物体的机械能的改变量为物体的机械能的改变量为W2+W3D.物体的机械能的改变量为物体的机械能的改变量为W1+W2+W3答案答案:C解析解析:根据动能定理得根据动能定理得,物体的动能物体的动能Ek=W1+W2+W3,选项选项A错误。错误。重力做功等于重力势能的减少量重力做功等于重力势
16、能的减少量,W1=0-Ep,所以物体的重力所以物体的重力势能为势能为Ep=-W1,选项选项B错误。物体的机械能的改变量为除重力错误。物体的机械能的改变量为除重力外的其他力做功外的其他力做功,即即E=W2+W3,选项选项C正确正确,选项选项D错误。错误。2.(多选多选)如图所示是滑沙场地的一段斜面如图所示是滑沙场地的一段斜面,其倾角为其倾角为30,设参设参加活动的人加活动的人(示意图示意图)和滑车总质量为和滑车总质量为m,人和滑车从距底端高人和滑车从距底端高为为h处的顶端处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑沿滑道由静止开始匀加速下滑,加速度为加速度为0.4g,重力加速度为重力加速度为g,人和滑车可视为质点人和滑车可视为质点,则从顶端向下滑到底端则从顶端向下滑到底端B的过程中的过程中,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.人和滑车减少的重力势能全部转化为动能人和滑车减少的重力势能全部转化为动能B.人和滑车获得的动能为人和滑车获得的动能为0.8mghC.人和滑车减少的机械能为人和滑车减少的机械能为0.2mghD.人和滑车克服摩擦力做功为人和滑车克服摩擦力做功为0.6mghBC解析解析:根据
