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《2017_2018學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機械功3.3動能定理的應(yīng)用教學(xué)案滬科版.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、3.3 動能定理的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.能靈活運用合力做功的兩種求法.2.會用動能定理分析變力做功、曲線運動以及多過程問題.3.熟悉應(yīng)用動能定理的步驟，領(lǐng)會應(yīng)用動能定理解題的優(yōu)越性.一、研究汽車的制動距離應(yīng)用動能定理分析問題，只需考慮物體初、末狀態(tài)的動能與所做的功，而不必考慮物體的加速度和時間，因而往往比用牛頓運動定律和運動學(xué)規(guī)律更簡便.例1 質(zhì)量為m的汽車正以速度v0運動，司機踩下剎車閘，經(jīng)過位移s后汽車停止運動，若阻力為f，則汽車的制動距離與汽車的初速度的關(guān)系如何？答案 解析 由動能定理得：－fs＝0－mv得：s＝(1)
2、在f一定的情況下：s∝mv，即初動能越大，位移s越大.(2)對于給定汽車(m一定)，若f相同，則s∝v，即初速度越大，位移s就越大.若水平路面的動摩擦因數(shù)μ一定，則s＝＝.二、合力做功與動能變化131.合力做功的求法(1)一般方法：W合＝W1＋W2＋…(即合力做的功等于各力對物體做功的代數(shù)和).對于多過程問題總功的計算必須用此方法.(2)多個恒力同時作用下的勻變速運動：W合＝F合scosα.2.合力做功與動能的變化的關(guān)系合力做功與動能的變化滿足動能定理，其表達(dá)式有兩種：(1)W1＋W2＋…＝ΔEk.(2)W合＝ΔEk.例2
3、如圖1所示，利用斜面從貨車上卸貨，每包貨物的質(zhì)量m＝20kg，斜面傾角α＝37°，斜面的長度s＝0.5m，貨物與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，求貨物由靜止開始滑到底端的動能.(取g＝10m/s2)圖1答案 見解析解析 方法一 斜面上的貨物受到重力G、斜面支持力N和摩擦力f共三個力的作用，如圖所示.貨物位移的方向沿斜面向下.可以用正交分解法，將貨物所受的重力分解到與斜面平行的方向和與斜面垂直的方向.可以看出，三個力中重力和摩擦力對貨物做功，而斜面支持力對貨物沒有做功.其中重力G對貨物做正功W1＝mgssin37°＝20×10×
4、0.5×0.6J＝60J支持力N對貨物沒有做功，W2＝0摩擦力f對貨物做負(fù)功W3＝(μmgcos37°)scos180°＝－0.2×20×10×0.8×0.5J＝－16J所以，合外力做的總功為W＝W1＋W2＋W3＝(60＋0－16)J＝44J由動能定理W＝Ek2－Ek1(其中Ek1＝0)知貨物滑到底端的動能Ek2＝W＝44J.方法二 若先計算合外力再求功，則合外力做的功W＝F合s＝(mgsin37°－μmgcos37°)s＝(20×10×0.6－0.2×20×10×0.8)×0.5J＝44J同樣可以得到貨物到底端時的動能Ek
5、2＝44J三、利用動能定理求變力的功131.動能定理不僅適用于求恒力做功，也適用于求變力做功，同時因為不涉及變力作用的過程分析，應(yīng)用非常方便.2.利用動能定理求變力的功是最常用的方法，當(dāng)物體受到一個變力和幾個恒力作用時，可以用動能定理間接求變力做的功，即W變＋W其他＝ΔEk.例3 如圖2所示，質(zhì)量為m的小球自由下落d后，沿豎直面內(nèi)的固定軌道ABC運動，AB是半徑為d的光滑圓弧，BC是直徑為d的粗糙半圓弧(B是軌道的最低點).小球恰能通過圓弧軌道的最高點C.重力加速度為g，求：圖2(1)小球運動到B處時對軌道的壓力大小.(2)
6、小球在BC運動過程中，摩擦力對小球做的功.答案 (1)5mg (2)－mgd解析 (1)小球下落到B點的過程由動能定理得2mgd＝mv2，在B點：N－mg＝m，得：N＝5mg，根據(jù)牛頓第三定律：N′＝N＝5mg.(2)在C點，mg＝m.小球從B運動到C的過程：mv－mv2＝－mgd＋Wf，得Wf＝－mgd.針對訓(xùn)練 如圖3所示，某人利用跨過定滑輪的輕繩拉質(zhì)量為10kg的物體.定滑輪的位置比A點高3m.若此人緩慢地將繩從A點拉到B點，且A、B兩點處繩與水平方向的夾角分別為37°和30°，則此人拉繩的力做了多少功？(g取10m/
7、s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不計滑輪的摩擦)圖313答案 100J解析 取物體為研究對象，設(shè)繩的拉力對物體做的功為W.根據(jù)題意有h＝3m.物體升高的高度Δh＝－.①對全過程應(yīng)用動能定理W－mgΔh＝0.②由①②兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得W＝100J.則人拉繩的力所做的功W人＝W＝100J.四、利用動能定理分析多過程問題一個物體的運動如果包含多個運動階段，可以選擇分段或全程應(yīng)用動能定理.(1)分段應(yīng)用動能定理時，將復(fù)雜的過程分割成一個個子過程，對每個子過程的做功情況和初、末動能進(jìn)行分析，然后針對每個子過程應(yīng)用
8、動能定理列式，然后聯(lián)立求解.(2)全程應(yīng)用動能定理時，分析整個過程中出現(xiàn)過的各力的做功情況，分析每個力做的功，確定整個過程中合外力做的總功，然后確定整個過程的初、末動能，針對整個過程利用動能定理列式求解.當(dāng)題目不涉及中間量時，選擇全程應(yīng)用動能定理更簡單，更方便.注意：當(dāng)物體運動過程中涉及多
