考綱解讀 1.掌握動能的概念,知道動能是標量,會求動能的變化量.2.掌握動能定理,能運用動能定理解答實際問題.
1.[對動能定理的理解]關於動能定理的表示式w=ek2-ek1,下列說法不正確的是( )
a.公式中的w為包含重力在內的所有外力做的總功
b.公式中的w為包含重力在內的所有力做的功,也可通過以下兩種方式計算:先求每個力的功再求功的代數和或先求合外力再求合外力的功
c.公式中的ek2-ek1為動能的增量,當w>0時動能增加,當w<0時,動能減少
d.動能定理適用於直線運動,但不適用於曲線運動,適用於恒力做功,但不適用於變力做功
答案 d
2.[動能定理的應用]甲、乙兩物體質量之比m1∶m2=1∶2,它們與水平桌面間的動摩擦因數相同,在水平桌面上運動時,因受摩擦力作用而停止.
(1)若它們的初速度相同,則運動位移之比為________;
(2)若它們的初動能相同,則運動位移之比為________.
答案 (1)1∶1 (2)2∶1
解析設兩物體與水平桌面間的動摩擦因數為μ.
(1)它們的初速度相同,設為v0,由動能定理得:
-μm1gl1=0-m1v
-μm2gl2=0-m2v
所以l1∶l2=1∶1.
(2)它們的初動能相同,設為ek,由動能定理得:
-μm1gl1=0-ek
-μm2gl2=0-ek
所以l1∶l2=m2∶m1=2∶1.
3.[利用動能定理求變力的功]假定地球、月球都靜止不動,用火箭從地球沿地月連線向月球發射一探測器.假定探測器在地球表面附近脫離火箭.用w表示探測器從脫離火箭處飛到月球的過程中克服地球引力做的功,用ek表示探測器脫離火箭時的動能,若不計空氣阻力(地球質量約為月球的6倍).則
a.ek必須大於或等於w,探測器才能到達月球
b.ek小於w,探測器不可能到達月球
c.ek=w,探測器一定能到達月球
d.ek=w,探測器一定不能到達月球
答案 d
解析因為探測器從脫離火箭到飛到月球的過程中,探測器不但受到地球對它的引力,而且還受到月球對它的引力,地球引力對探測器做負功,月球引力對探測器做正功,利用動能定理得-w地+w月=ek末-ek(假設恰好到達月球,此時末動能ek末=0),對上式變形可得:ek=w地-w月動能定理
1.內容:力在乙個過程中對物體所做的功,等於物體在這個過程中動能的變化.
2.表示式:w=mv-mv=ek2-ek1.
3.物理意義:合外力的功是物體動能變化的量度.
4.適用條件
(1)動能定理既適用於直線運動,也適用於曲線運動.
(2)既適用於恒力做功,也適用於變力做功.
(3)力可以是各種性質的力,既可以同時作用,也可以分階段作用.
考點一動能定理及其應用
2.動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問題時,優先考慮使用動能定理.
3.若過程包含了幾個運動性質不同的分過程,既可以分段考慮,也可以整個過程考慮.但求功時,有些力不是全過程都作用的,必須根據不同的情況分別對待求出總功,計算時要把各力的功連同正負號一同代入公式.
例1 小孩玩冰壺遊戲,如圖1所示,將靜止於o點的冰壺(視為質點)沿直線ob用水平恆力推到a點放手,此後冰壺沿直線滑行,最後停在b點.已知冰面與冰壺的動摩擦因數為μ,冰壺質量為m,oa=x,ab=l.重力加速度為g.求:
圖1(1)冰壺在a點的速率va;
(2)冰壺從o點運動到a點的過程中受到小孩施加的水平推力f.
解析 (1)冰壺從a點運動至b點的過程中,只有滑動摩擦力對其做負功,由動能定理得
-μmgl=0-mv
解得va=
(2)冰壺從o點運動至a點的過程中,水平推力f和滑動摩擦力同時對其做功,由動能定理得
(f-μmg)x=mv
解得f=
答案 (1) (2)
應用動能定理解題的基本思路
(1)選取研究物件,明確它的運動過程;
(2)分析研究物件的受力情況和各力的做功情況:
(3)明確研究物件在過程的初末狀態的動能ek1和ek2;
(4)列動能定理的方程w合=ek2-ek1及其他必要的解題方程,進行求解.
突破訓練1 如圖2所示,一塊長木板b放在光滑的水平面上,在b上放一物體a,現以恆定的外力f拉b,由於a、b間摩擦力的作用,a將在b上滑動,以地面為參考係,a、b都向前移動一段距離.在此過程中
圖2a.外力f做的功等於a和b動能的增量
b.b對a的摩擦力所做的功大於a的動能增量
c.a對b的摩擦力所做的功等於b對a的摩擦力所做的功
d.外力f對b做的功等於b的動能的增量與b克服摩擦力所做的功之和
答案 d
解析 a物體所受的合外力等於b對a的摩擦力,對a物體運用動能定理,則有b對a的摩擦力所做的功等於a的動能的增量,b錯.a對b的摩擦力與b對a的摩擦力是一對作用力與反作用力,大小相等,方向相反,但是由於a在b上滑動,a、b對地的位移不等,故二者做功不等,c錯.對b應用動能定理,wf-wf=δekb,wf=δekb+wf,即外力f對b做的功等於b的動能的增量與b克服摩擦力所做的功之和,d對.由上述討論知b克服摩擦力所做的功與a的動能增量(等於b對a的摩擦力所做的功)不等,故a錯.
考點二利用動能定理求變力的功
例2 如圖3所示,質量為m的小球用長為l的輕質細線懸於o點,與o點處於同一水平線上的p點處有乙個光滑的細釘,已知op=,在a點給小球乙個水平向左的初速度v0,發現小球恰能到達跟p點在同一豎直線上的最高點b.求:
圖3(1)小球到達b點時的速率;
(2)若不計空氣阻力,則初速度v0為多少;
(3)若初速度v0=3,則小球在從a到b的過程中克服空氣阻力做了多少功.
解析 (1)小球恰能到達最高點b,
有mg=m,得vb=.
(2)若不計空氣阻力,從a→b由動能定理得
-mg(l+)=mv-mv
解得v0=.
(3)由動能定理得
-mg(l+)-wf=mv-mv
解得wf=mgl.
答案 (1) (2) (3) mgl
應用動能定理求變力做功時應注意的問題
(1)所求的變力的功不一定為總功,故所求的變力的功不一定等於δek.
(2)若有多個力做功時,必須明確各力做功的正負,待求的變力的功若為負功,可以設克服該力做功為w,則表示式中應用-w;也可以設變力的功為w,則字母w本身含有負號.
突破訓練2 如圖4所示,在豎直平面內有一半徑為r的圓弧軌道,半徑oa水平、ob豎直,乙個質量為m的小球自a的正上方p點由靜止開始自由下落,小球沿軌道到達最高點b時恰好對軌道沒有壓力.已知ap=2r,重力加速度為g,則小球從p到b的運動過程中
圖4a.重力做功2mgr
b.機械能減少mgr
c.合外力做功mgr
d.克服摩擦力做功mgr
答案 d
解析小球到達b點時,恰好對軌道沒有壓力,故只受重力作用,根據mg=得,小球在b點的速度v=.小球從p點到b點的過程中,重力做功w=mgr,故選項a錯誤;減少的機械能δe減=mgr-mv2=mgr,故選項b錯誤;合外力做功w合=mv2=mgr,故選項c錯誤;根據動能定理得,mgr-wf=mv2-0,所以wf=mgr-mv2=mgr,故選項d正確.
第12課時第五章小結
第五章小結 教學目標 1.經歷對本章所學知識回顧與思考的過程,將本章內容條理化,系統化,梳理本章的知識結構.毛 2.通過對知識的疏理,進一步加深對所學概念的理解,進一步熟悉和掌握幾何語言,能用語言說明幾何圖形.3.使學生認識平面內兩條直線的位置關係,在研究平行線時,能通過有關的角來判斷直線平行和反映...
第12課時第五章小結
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