第1章 综合•融通(2) 应用动能定理解决三类典型问题（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（鲁科版2019）

应用动能定理解决三类典型问题 (融会课—主题串知综合应用) 综合·融通(二) 动能定理描述的是合外力做功与物体动能变化的关系，其内容虽不复杂，但其应用非常灵活，也非常广泛。通过本节课的学习，要熟练掌握以下三类典型问题的解决方法：(一)应用动能定理计算变力做功；(二)动能定理与图像的综合问题；(三)应用动能定理分析多过程问题。 01 02 03 目 录 主题(一)　应用动能定理计算变力做功 主题(二)　动能定理与图像的综合问题 主题(三)　应用动能定理分析多过程问题 3 主题(一)　 应用动能定理计算变力做功 [知能融会通] 1．动能定理不仅适用于求恒力做功，也适用于求变力做功，同时因为不涉及变力作用的过程分析，应用非常方便。 2．利用动能定理求变力做的功是最常用的方法，当物体受到一个变力和几个恒力作用时，可以用动能定理间接求变力做的功，即W变＋W其他＝ΔEk。 [典例]　(2023·济南高一检测)如图所示，一车手做摩托车特技表演时，以v0＝10 m/s的初速度从高台底部冲向高台顶端，然后从高台顶端水平飞出。摩托车在冲向高台顶端的过程中始终以P＝4 kW的额定功率行驶，所经历的时间t＝3 s。人和车的总质量m＝1.8×102 kg，高台顶端高h＝5 m，摩托车冲到高台顶端时的速度为v＝11 m/s，取重力加速度g＝10 m/s2。求：(结果保留两位有效数字) (1)摩托车在冲向高台顶端的过程中牵引力所做的功； (2)摩托车在冲向高台顶端的过程中克服阻力所做的功。 [解析]　(1)摩托车在冲向高台顶端的过程中牵引力所做的功W＝Pt＝1.2×104 J。 (2)设摩托车在冲向高台顶端的过程中阻力所做的功为Wf，根据动能定理有 [答案]　(1)1.2×104 J　(2)1.1×103 J /方法技巧/ 应用动能定理解决变力做功的步骤 (1)分析物体的受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力，如果是恒力，写出恒力做功的表达式，如果是变力，用相应功的符号表示出变力所做的功。 (2)分析物体运动的初、末状态，求出动能的变化量。 (3)运用动能定理列式求解。　　 1. 如图所示，一质量为m的小球用长为L的细线悬挂静止在竖直位置。现用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成θ角的位置，在此过程中(　 ) A．若拉力为恒力，则拉力F做的功为FLcos θ B．若拉力为恒力，则拉力F做的功为mgL(1－cos θ) C．若缓慢拉动小球，则拉力F做的功为FLsin θ D．若缓慢拉动小球，则拉力F做的功为mgL·(1－cos θ) [题点全练清] 答案：D　 解析：若拉力为恒力，根据恒力做功的表达式可知拉力F做的功W＝Fs＝FLsin θ，A、B错误；若缓慢拉动小球，由平衡条件知拉力F为变力，由动能定理有W－mgL(1－cos θ)＝0，解得拉力F做的功W＝mgL(1－cos θ)，C错误，D正确。 答案：A　 [知能融会通] 1．首先看清楚图像的种类(如v－t图像、F－s图像、Ek－s图像等)。 2．挖掘图像的隐含条件，求出所需物理量，如利用v－t图像与t轴所包围“面积”求位移，利用F－s图像与s轴所包围“面积”求功，利用Ek－s图像的斜率求合力等。 3．再分析还有哪些力做功，根据动能定理列方程，求出相应的物理量。 主题(二)　 动能定理与图像的综合问题 [答案]　B /方法技巧/　动力学中图像所围“面积”的意义 v－t图像 由公式s＝vt可知，v－t图线与t轴围成的面积表示物体的位移 a－t图像 由公式Δv＝at可知，a－t图线与t轴围成的面积表示物体速度的变化量 F－s图像 由公式W＝Fs可知，F－s图线与s轴围成的面积表示力所做的功 P－t图像 由公式W＝Pt可知，P－t图线与t轴围成的面积表示力所做的功 1．(2023·南安高一检测)一质量m＝1 kg的物块 静止在光滑水平面上，现用水平恒力F1推物块，作用 2 s后，改用方向相反的水平恒力F2推物块，利用速度 传感器得到物块速度随时间的变化关系图像(v－t图像)如图所示，0～4 s时间内水平恒力F2做功为(　 ) A．－10 J B．10 J C．－18 J D．18 J [题点全练清] 答案：B　 2．(2022·江苏高考)某滑雪赛道如图所示，滑雪 运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。将 运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中， 运动员的动能Ek与水平位移x的关系图像正确的是(　 ) 答案：A　 [知能融会通] 对于包含多个运动阶段的复杂运动过程，可以选择分段或全程应用动能定理。 1．分段应用动能定理时，将复杂的过程分割成一个个子过程，对每个子过程