廣東物理一輪動(dòng)能定理及其應(yīng)用PPT課件

1、一、動(dòng)能1定義：物體由于 而具有的能2公式：Ek .運(yùn)動(dòng)3單位：J,1 J1 Nm1 kgm2/s2.4矢標(biāo)性：動(dòng)能是 ，只有正值5動(dòng)能的變化量： 減初動(dòng)能，是過程量標(biāo)量末動(dòng)能第1頁/共62頁二、動(dòng)能定理內(nèi)容內(nèi)容合外力對(duì)物體所做的功等于物體合外力對(duì)物體所做的功等于物體表達(dá)式表達(dá)式 Wek對(duì)定理對(duì)定理的理解的理解W0，物體的動(dòng)能，物體的動(dòng)能W0，物體的動(dòng)能，物體的動(dòng)能W0，物體的動(dòng)能不變，物體的動(dòng)能不變適用適用條件條件(1)動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(2)既適用于恒力做功，也適用于變力做功既適用于恒力做功，也適用于變力做功(3)力可以是各

2、種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，也可以不同時(shí)作用也可以不同時(shí)作用增加減少第2頁/共62頁特別提醒(1)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，位移和速度必須是相對(duì)于同一參考系而言的，一般以地面為參考系(2)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，應(yīng)指明研究對(duì)象和研究過程第3頁/共62頁1關(guān)于動(dòng)能的理解，下列說法正確的是 ()A動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是被舉高的物體 都具有動(dòng)能B動(dòng)能可以為負(fù)值C一定質(zhì)量的物體動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化，但速 度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化D動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)第4頁/共62頁解析：機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能，而動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能，且Ek mv20，故A、B錯(cuò)誤；一

3、定質(zhì)量的物體的動(dòng)能變化時(shí)，速度的大小一定變化，但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，但速度變化，故C正確，D錯(cuò)誤答案：C第5頁/共62頁2下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受合外力做的功和動(dòng)能變化的關(guān)系正確的是 ()A如果物體所受合外力為零，則合外力對(duì)物體做的功一定為零B如果合外力對(duì)物體所做的功為零，則合外力一定為零C物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一定發(fā)生變化D物體的動(dòng)能不變，所受合外力一定為零第6頁/共62頁解析：由W合F合xcos可知，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)；勻速圓周運(yùn)動(dòng)中Ek0，C項(xiàng)錯(cuò)；物體的動(dòng)能不變，則合外力的功為零，但合外力不一定為零，D項(xiàng)錯(cuò)答案：答案：A第7頁/共62頁3質(zhì)量為m的

4、物體在水平力F的作用下，由靜止開始在光滑地面上運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)一段距離之后速度大小為v，再前進(jìn)一段距離使物體的速度增大為2v，則 ()A第二過程的速度增量等于第一過程的速度增量的2倍B第二過程的動(dòng)能增量是第一過程的動(dòng)能增量的3倍C第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做的功D第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做功的2倍第8頁/共62頁答案：答案：B第9頁/共62頁第10頁/共62頁答案： D第11頁/共62頁第12頁/共62頁典例啟迪例1如圖521所示，卷揚(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動(dòng)在移動(dòng)過程中，下列說法正確的是 () 圖521第13頁/共62頁AF對(duì)

5、木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和BF對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C木箱克服重力做的功大于木箱增加的重力勢(shì)能DF對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和第14頁/共62頁思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三個(gè)方面：(1)對(duì)木箱做功的力有哪幾個(gè)；(2)合外力的功與動(dòng)能變化量的關(guān)系；(3)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系。第15頁/共62頁答案D第16頁/共62頁歸納領(lǐng)悟(1)動(dòng)能定理公式中等號(hào)的意義等號(hào)表明合力做功與物體動(dòng)能的變化間的三個(gè)關(guān)系：數(shù)量關(guān)系：即合外力所做的功與物體動(dòng)能的變化具有等量代換關(guān)系可以通過計(jì)算物體動(dòng)能的變化，求合力的功，進(jìn)

6、而求得某一力的功單位相同，國際單位都是焦耳因果關(guān)系：合外力的功是引起物體動(dòng)能變化的原因第17頁/共62頁(2)動(dòng)能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等，在處理含有上述物理量的力學(xué)問題時(shí)，可以考慮使用動(dòng)能定理由于只需要從力在整個(gè)位移內(nèi)做的功和這段位移始末兩狀態(tài)動(dòng)能變化去考慮，無需注意其中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)，同時(shí)動(dòng)能和功都是標(biāo)量，無方向性，所以無論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，計(jì)算都會(huì)特別方便(3)高中階段動(dòng)能定理中的位移和速度應(yīng)以地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系第18頁/共62頁題組突破1.光滑斜面上有一小球自高為h的A 處由靜止開始滾下，抵達(dá)光滑的 水平面上的B點(diǎn)時(shí)速度大小為v0， 光滑水

7、平面上每隔相等的距離設(shè) 置了一個(gè)與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直的 活動(dòng) 阻擋條，如圖522所示， 圖522 小球越過n條活動(dòng)阻擋條后停下來若讓小球從h高處以初速 度v0滾下，則小球能越過活動(dòng)阻擋條的條數(shù)為(設(shè)小球每次 越過活動(dòng)阻擋條時(shí)克服阻力做的功相同) () AnB2n C3n D4n第19頁/共62頁第20頁/共62頁答案：答案：B第21頁/共62頁第22頁/共62頁答案：答案：D第23頁/共62頁 典例啟迪例2如圖524(甲)所示，一根長為L的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端拴一個(gè)重為G的小鋼球A，球處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)對(duì)球施加一個(gè)方向水平向右的外力F，使球緩慢地偏移，在移動(dòng)過程中的每一時(shí)刻，都可以認(rèn)為球處于平衡

8、狀態(tài)，外力F方向始終水平向右，若輕繩上張力FT的大小隨輕繩與豎直方向的夾角的變化如圖524(乙)所示，求：第24頁/共62頁 圖524(1)水平力F對(duì)應(yīng)變化的取值范圍；(2)在上述過程中水平力F所做的功第25頁/共62頁思路點(diǎn)撥小球緩慢移動(dòng)過程為動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，小球所受合力為零，而此過程中拉力F為變力，求變力的功應(yīng)考慮應(yīng)用動(dòng)能定理第26頁/共62頁第27頁/共62頁第28頁/共62頁 歸納領(lǐng)悟 (1)變力做功過程和某些曲線運(yùn)動(dòng)問題，用牛頓第二定律 結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式往往難以求解，但用動(dòng)能定理則可迎 刃而解(2)恒力作用下的物體運(yùn)動(dòng)問題，凡不涉及加速度和時(shí)間 及其運(yùn)動(dòng)過程的具體細(xì)節(jié)，可優(yōu)先運(yùn)用動(dòng)能定理

9、求解第29頁/共62頁題組突破3.如圖525所示，質(zhì)量為m的物塊 與轉(zhuǎn)臺(tái)之間能出現(xiàn)的最大靜摩擦力 為物塊重力的k倍，物塊與轉(zhuǎn)軸OO 相距R，物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始轉(zhuǎn) 動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時(shí)，物塊 圖525 即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)，在物塊由靜止到滑動(dòng)前的這一過 程，轉(zhuǎn)臺(tái)的摩擦力對(duì)物塊做的功為 ()第30頁/共62頁答案：答案：D第31頁/共62頁4如圖526所示，用汽車通過定滑輪拉動(dòng)水平平臺(tái)上的貨物，若貨物的質(zhì)量為m，與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，汽車從靜止開始把貨物從A拉到B的過程中，汽車從O到達(dá)C點(diǎn)處時(shí)速度為v，若平臺(tái)的高度為h，滑輪的大小和摩擦不計(jì)，求這一過程中汽車對(duì)貨物做的功 圖526第32頁/共6

10、2頁第33頁/共62頁典例啟迪例3過山車是游樂場(chǎng)中常見的設(shè)施下圖527是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的兩個(gè)圓形軌道組成，B、C分別是兩個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn)，半徑R12.0 m、R21.4 m一個(gè)質(zhì)量為m1.0 kg的小球(視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道的左側(cè)A點(diǎn)以v012.0 m/s的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，A、B間距L16.0 m小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，圓形軌道是光滑的假設(shè)水平軌道第34頁/共62頁足夠長，圓形軌道間不相互重疊重力加速度取g10 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字試求： 圖527 第35頁/共62頁(1)小球在經(jīng)過第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球作用力

11、的大?。?2)如果小球恰能通過第二個(gè)圓形軌道，B、C間距L應(yīng)是多少第36頁/共62頁思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：(1)應(yīng)用動(dòng)能定理所選的過程和對(duì)應(yīng)過程中各力做功的情況(2)小球在軌道最高點(diǎn)的受力情況及恰好通過圓軌道最高點(diǎn)的含義第37頁/共62頁第38頁/共62頁答案(1)10.0 N(2)12.5 m第39頁/共62頁歸納領(lǐng)悟1運(yùn)用動(dòng)能定理需注意的問題(1)若過程包含了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的分過程，既可分段考慮，也可整個(gè)過程考慮但求功時(shí)，有些力不是全過程都作用的，必須根據(jù)不同的情況分別對(duì)待求出總功(2)運(yùn)用動(dòng)能定理時(shí)，必須明確各力做功的正、負(fù)當(dāng)一個(gè)力做負(fù)功時(shí)，可設(shè)物體克服該力做功為W，將

12、該力做功表達(dá)為W，也可以直接用一字母W表示該力做功，使其字母W本身含有負(fù)號(hào)第40頁/共62頁2應(yīng)用動(dòng)能定理的一般步驟(1)選取研究對(duì)象，明確它的運(yùn)動(dòng)過程(2)分析研究對(duì)象的受力情況和各力的做功情況：(3)明確物體在過程的始末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1和Ek2.(4)列出動(dòng)能定理的方程W合Ek2Ek1及其他必要的解題方程，進(jìn)行求解. 第41頁/共62頁題組突破5.如圖528所示，ABCD 是一個(gè)盆式容器，盆內(nèi)側(cè) 壁與盆底BC的連接處都是 一段與BC相切的圓弧，BC 圖528 是水平的，其長度d0.50 m盆邊緣的高度為h 0.30 m在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜 止下滑已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆

13、底BC面與小 物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑第42頁/共62頁動(dòng)，最后停下來，則停的地點(diǎn)到B的距離為 ()A0.50 mB0.25 mC0.10 m D0第43頁/共62頁答案： D第44頁/共62頁6.如圖529所示，小球以初 速度v0從A點(diǎn)沿不光滑的軌道 運(yùn)動(dòng)到高為h的B點(diǎn)后自動(dòng)返 回，其返回途中仍經(jīng)過A點(diǎn)， 則經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小為 () 圖529 第45頁/共62頁答案：B第46頁/共62頁 7. (10分)如圖5210所示， 質(zhì)量為M0.2 kg的木塊放 在水平臺(tái)面上，臺(tái)面比水 平地面高出h0.20 m，木 塊距水平臺(tái)的右端 圖5210L1.7 m質(zhì)量為m0.10M的

14、子彈以v0180 m/s的速度水平射向木塊，當(dāng)子彈以v90 m/s的速度水平射出時(shí)，木塊的速度為v19 m/s (此過程作用時(shí)間極短，可認(rèn)為木塊的位移為零)若木塊落到水平地面時(shí)的落地點(diǎn)到臺(tái)面右端的水平距離為l1.6 m，求：第47頁/共62頁(1)木塊對(duì)子彈所做的功W1和子彈對(duì)木塊所做的功W2；(2)木塊與臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù). 第48頁/共62頁第49頁/共62頁答案：答案：(1)243 J8.1 J(2)0.50第50頁/共62頁第51頁/共62頁求功的幾種方法1恒力做功對(duì)恒力作用下物體的運(yùn)動(dòng)，力對(duì)物體做的功用WFlcos求解該公式可寫成WF(lcos)(Fcos)l.即功等于力與力方向上位

15、移的乘積或功等于位移與位移方向上力的乘積第52頁/共62頁2變力做功(1)用動(dòng)能定理WEk或功能關(guān)系WE，即用能量的增量等效代換變力所做的功(也可計(jì)算恒力功)(2)當(dāng)變力的功率P一定時(shí)，可用WPt求功，如機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)時(shí)第53頁/共62頁第54頁/共62頁(4)作出變力F隨位移l變化的圖象，圖象與位移軸所圍的“面積”即為變力做的功如圖5211所示，(a)圖中陰影部 圖5211分面積表示恒力F做的功W，(b)圖中陰影部分面積表示變力F做的功W.第55頁/共62頁3總功的求法(1)總功等于合外力的功W總F合lcos(2)總功等于各力做功的代數(shù)和W總W1W2W3第56頁/共62頁 (12分)如圖5212所示，一質(zhì)量為m2.0 kg的物體從半徑為R5.0 m的圓弧軌道的A端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B端(圓弧AB在豎直平面內(nèi))拉力F大小不變始終為15 N，方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37角圓弧所對(duì)應(yīng)的 圖5212圓心角為45，BO邊為豎直方向求這一過程中：(g取10 m/s2)第57頁/共62頁(1)拉力F做的功(2)重力G做的功(3)圓弧面對(duì)物體的支持力FN做的功(4)圓弧面對(duì)物體的摩擦力Ff做的功第58頁