第8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（人教版2019，全国通用）

综合·融通(二)　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) 动能定理是高中物理学中最重要的内容之一，也是高考的热点，且应用动能定理解题时只考虑初、末状态，往往用动能定理求解更简捷。通过本节课的学习要进一步理解动能定理，会利用动能定理分析变力做功问题，体会动能定理解题的优越性，灵活利用动能定理分析相关的图像问题和多过程问题。 目 录 01 02 主题(一)　利用动能定理求变力做功 主题(二)　动能定理与图像结合的问题 01 主题(三)　利用动能定理分析多过程问题 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。 主题(一)　利用动能定理求变力做功 [典例]　(2023·青岛高一检测)如图所示，质量为m的物块与水平转台之间的动摩擦因数为μ，物块与转台转轴相距R，物块随转台由静止开始转动并计时，在t1时刻转速达到n，物块即将开始滑动。保持转速n不变，继续转动到t2时刻。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则(　 ) [答案]　D 在t1～t2时间内，物块的线速度大小不变，摩擦力只提供向心力(只改变物块的运动方向)，根据动能定理可知摩擦力做功为零，故B错误。 1．一个质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O 点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点缓慢地 移动到Q点，OQ与OP的夹角为θ，如图所示，重力加 速度为g，则拉力F所做的功为(　 ) A．mglcos θ　　　　　　 B．mgl(1－cos θ) C．Flcos θ D．Flsin θ [针对训练] 答案：B　 解析：小球缓慢移动，始终处于平衡状态，由平衡条件可知，F＝mgtan α，α为轻绳与OP的夹角，随着α的增大，F也在增大，不能直接用恒力做功的公式求F所做的功。由于小球缓慢移动，动能保持不变，由动能定理得：－mgl(1－cos θ)＋W＝0，所以W＝mgl(1－cos θ)，B正确，A、C、D错误。 答案：A　 动能定理与图像相结合问题的分析方法 1．首先看清楚图像的种类(如v-t图像、F-x图像、Ek-x图像等)。 2．挖掘图像的隐藏条件，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-x图像与x轴所包围“面积”求功，利用Ek-x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)　动能定理与图像结合的问题 [典例]　(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 1.物体沿直线运动的v-t图像如图所示，已知在第1 s内合力对物体做功为W，则(　 ) A．从第1 s末到第3 s末合力做功为4W B．从第3 s末到第5 s末合力做功为－2W C．从第5 s末到第7 s末合力做功为W D．从第3 s末到第4 s末合力做功为－0.5W [针对训练] 答案：C　 2．(2023·大连高一期末)(多选)质量为1.0 kg的物体以某一水平初速度在水平面上滑行，由于摩擦力的作用，其动能随位移变化的情况如图所示，g取10 m/s2，则下列判断正确的是(　 ) A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2 B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3 C．物体滑行的总时间为2 s D．物体滑行的总时间为4 s 答案：AC　 解析：根据动能定理得－μmgx＝ΔEk，解得μ＝0.2，A正确，B错误； 主题(三)　利用动能定理分析多过程问题 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，对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析，然后针对每个子过程应用动能定理列式，最后联立求解。 2．全程应用动能定理时，分析整个过程中出现过的各力的做功情况，确定整个过程中合力做的功，然后确定整个过程的初、末动能，针对整个过程利用动能定理列式求解。 3．当题目已知量和所求量不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更简单方便。 (1)求篮球与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比； (2)若篮球反弹至最高处h时，运动员对篮球施加一个向下的压力F，使得篮球与地面碰撞一次后恰好反弹至h的高度处，力F随高度y的变化如图(b)所示，其中h0已知，求F0的大小。 [解析]　(1)篮球下降过程中根据牛顿第二定律有 mg－λmg＝ma下 再根据匀变速直线运动的公式，下落的过程中有v下2＝2a下H /方法技巧/ 动能定理在多过程中