2013年高中物理新课标多媒体教学课件：33 动能定理的应用（29张ppt）（沪科版必修2）含视频

3.3 动能定理的应用 1、掌握应用动能定理解决问题的步骤 2、会计算合力做的功 3、会用动能定理解决变力做功的问题 飞机起飞时，是不是只有牵引力对它做功呢？ 答：不是，飞机受到的阻力也要对它做功 3149.unknown 如何计算和确定动能的变化呢？ 可以应用动能定理计算合力做的功，从而进一步确定动能的变化。 可见应用动能定理可以通过计算合力做的功来判断动能的变化，同样也可以根据动能的变化来判断变力的做功问题，这节课就让我们通过分析，加深对这些问题的认识。 案例1 汽车的制动性能是衡量汽车性能的重要指标。在一汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻力作用下逐渐停止运动。下表中记录的是汽车以不同速率行驶时，制动后所经过的距离。 研究汽车的制动距离 汽车速率v/(km/h) 制动距离s/m 10 1 20 4 40 16 60 ? 请根据表中的数据，分析以下问题： 1、为什么汽车的速率越大，制动的距离也越长？ 2、让汽车载上3名乘客，再做同样的测试，制动距离会有变化吗？试分析原因。 3、设汽车在以60km/h匀速行驶时制动，在表格中填上近似的值（车上没有乘客）。说明你分析的依据和过程。 解析：（1）以汽车为研究对象，进行受力分析，阻力可以认为是滑动摩擦力，由动能定理 可知，汽车的速率越大，制动距离s也越长 （2）由计算公式可知，制动距离s与质量m无关，所以有乘客时不影响制动距离。 （3）由计算公式可知，制动距离s与速度的平方成正比，对比速率为10km/h时的情况得 小结：比例法是解决物理问题的常用方法，对于两个完全相同的过程用这种方法求解比较方便。 合力做功与动能的变化： 案例2 一架质量m=5.0×103kg的喷气式飞机，从静止开始在机场的跑道上滑行，经过距离s=5.3×102m，达到起飞速度v=60m/s。在这个过程中飞机受到的阻力是飞机所受重力的0.02倍。你能根据动能定理求出飞机滑行时受到的牵引力吗？ 解析：分析飞机起飞时的受力，如图： mg FN F牵 F阻 解法一： 牵引力对飞机做的功为 W牵=Fs 阻力对飞机做的功为 飞机动能的增量为 由动能定理得 解法二： 飞机受到的合外力 由动能定理得 可见合力做功的求法可以分别求出各分力的功再去求和，也可以先求出合力，再求合外力做的功。 解法三： 飞机受到的合外力 由牛顿第二定律知 由运动学公式知 联立可得 小结：牛顿运动定律和动能定理是物理学中常见的两种思想方法，即从力的方面分析和从能量的角度分析。一般的情况下，如果分析的问题不涉及过程细节就用动能定理求解，涉及细节或运动时间的问题时就用牛顿运动定律求解。 由动能定理计算变力做功 通过前面的学习我们知道W=Fs只适用于恒力做功，不能直接用于变力做功，所以解决变力做功问题常用微元法。微元法解题太麻烦，对于初末动能已知或容易求出的问题，也可以用动能定理来求做功。 案例分析： 用质量为4.0kg的铁锤，以5.0m/s的速度打击放在铁砧上烧红的铁块，设击中铁块后铁锤即静止。求铁块对铁锤所做的功。 解析：铁锤打击铁块的过程中，力的大小是变化的，过程比较复杂，用牛顿定律很难解决。本题中只要求计算做功的多少，不求细节，所以可以用动能定理求解。 以铁锤为研究对象，在击打过程中铁锤的位移很小，所以重力做的功完全可以忽略，则对铁锤做功的力只有铁块对它的作用力，所以铁块对铁锤做的功等于铁锤动能的变化量。 通过对这些问题的分析，大家想一想应用动能定理解决实际问题的基本步骤是什么？ 应用动能定理解题的步骤 1、确定要解决的问题，确定研究对象。 2、对研究对象进行受力分析，确定外力（合外力）对研究对象所做的功。 3、明确研究对象在初末状态的动能，以便确定动能增量。 4、运用动能定理列出方程。 1、如图所示，电梯质量为M，在地板上放置一质量为m的物体，钢索拉电梯由静止开始向上加速运动，当电梯上升高度为H时，速度达到v，则下列说法正确的是：（ ） A、地板对物体的支持力所做的功等于 B、地板对物体的支持力所做的功等于 C、钢索的拉力所做的功等于 D、合力对电梯所做的功等于 m F BD 解析：分析物体受力如图 对物体由动能定理得 所以支持力做的功 对电梯由动能定理得 所以拉力做的功 mg FN′ F FN Mg 2、某人从距地面25m高处水平抛出一小球，小球质量100g，出手时速度大小为10m/s,落地时小球速度大小为16m/s，取g=10m/s2，试求： （1）人抛球时对小球做了多少功？ （2）小球在空中运动时克服阻力做的功是多少？ V0 H V 人抛球： 球在空中： 解析： 代入数据得：W人=5J Wf=-17.2J 3、如图所示，斜面的倾角为α，长为L，AB段光滑，BC段粗糙，且BC=