第四章微专题4 动能定理的综合应用 课件-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件聚焦动能定理的综合应用，涵盖变力做功求解、图像结合及多过程问题处理，通过典例分析搭建从恒力到变力、单一过程到多过程的学习支架，衔接基础与复杂应用。 其亮点在于融合科学思维与物理观念，如例2结合F-s图像求功体现数理结合，例3多过程问题培养分析综合能力。采用归纳提升与规律方法总结，帮助学生深化能量观念，教师可借助结构化内容提升教学效率。

微专题4　动能定理的综合应用 1.通过对例题的分析,体会利用动能定理解决变力做功的方法,进一步认识动能定理的适用条件.2.通过对例题的分析,体会数理结合思想,体会利用数学图像知识解决物理问题的思想方法.3.通过对例题的分析,体会在多过程问题中动能定理的应用技巧,培养分析综合问题的科学思维. [学习目标]　 类型一　应用动能定理求变力做功的方法 「归纳提升」 1.变力做的功 变力是指力的大小或方向发生变化的力,曲线运动中的力不一定是变力,直线运动中的力也未必是恒力.在某些问题中,由于力F的大小、方向变化,不能用W=Fscos α求出变力做的功,此时可由其做功的结果——动能的变化量来求变力做的功,即用动能定理W=ΔEk求功. 2.用动能定理求解变力做功的几种情况 (1)如果物体只受到一个变力的作用,那么W=Ek2-Ek1,只要求出做功过程中物体的动能变化量ΔEk,也就知道了这个过程中变力所做的功. (2)如果物体同时受到几个力的作用,但是其中只有一个力是变力,其他的力都是恒力,则可以先用恒力做功的公式求出这几个恒力所做的功,然后再运用动能定理来间接求变力做的功,即W变+W其他=ΔEk. (3)当机车以恒定功率启动时,牵引力为变力,牵引力做的功为W=Pt. 「典例研习」 [例1] 一个质量为m的小球拴在绳的一端,另一端用大小为F1的拉力使小球在光滑水平面上做半径为R1的匀速圆周运动(如图所示),今将力的大小变为F2,仍使小球在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R2(R2<R1),则小球运动的半径由R1变为R2的过程中,拉力对小球做的功为多少? ·规律方法· 应用动能定理求解变力做功问题 (1)变力做功,不能根据功的定义式直接求得,一般用动能定理求解;变力做的功跟其他力做功的代数和(或合力做的功)等于物体动能的变化量. (2)在分析此类题目时,根据运动状态进行受力分析,判定各力做功情况(特别是分清变力和恒力做功)及物体的初、末速度是解题的关键. 类型二　动能定理与图像相结合的问题 [例2] 海啸是一种灾难性的海浪,通常由海底地震引起海底隆起和下陷所致,海底突然变形,致使从海底到海面的海水整体发生大的涌动,形成海啸袭击沿岸地区,给人们带来巨大的损失.某兴趣小组对海啸的威力进行了模拟研究,设计了如下的模型:如图甲所示,在水平地面上放置一个质量为 m=8 kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力(模拟海啸)作用下由静止开始运动,推力F随位移s变化的图像如图乙所示,已知物体与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,g取10 m/s2,求: 「典例研习」 (1)物体在水平地面上运动的最大位移; 【答案】 (1)25 m (2)物体在水平地面上所能达到的最大速度(结果可用根号表示). 利用功能定理求解图像类问题 (1)动能定理经常与图像问题相结合,解决该类问题时一定要弄清图像的物理意义,注意图像的形状、交点、截距、斜率、面积等信息,并结合运动图像建立相应的物理情境,结合相关规律求解. ·规律方法· ·规律方法· (2)“三步法”分析动能定理与图像的结合问题. 类型三　应用动能定理求解多过程问题 「归纳提升」 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,然后联立求解. (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,分析每个力的做功,确定整个过程中合力做的总功,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.当题目不涉及中间量时,选择全程应用动能定理更简单、更方便. 「典例研习」 [例3] 如图所示,一个质量为m=0.5 kg的小球悬挂在长L=0.9 m 的细线下端,初始时细线与竖直方向的夹角为θ.左侧有一竖直放置的圆管轨道DEF,轨道半径R=0.5 m,EF为其竖直直径,∠DOE=53°,B点与D点的竖直距离h=0.8 m.现将小球从A点由静止释放,小球运动到悬挂点正下方B点时绳子刚好断开,接着小球从B点飞出后刚好由D点切线进入圆管轨道,而且小球运动到圆管轨道的最高点F时和管道内外壁无弹力作用.g取 10 m/s2,取sin 53°=0.8, cos 53°=0.6,不计空气阻力,求: (1)细线与竖直方向的夹角θ; 【答案】 (1)60° (2)在圆管轨道中运动时,小球克服摩擦力所做的功. 【答案】 (2)1 J ·规律方法· 利用动能定理求解多过程问题的基本思路 (1)弄清物体的运动由哪些过程组成. (2)分析每个过程中物体的受力情况. (3)各个力做功有何特点,对动能的变化有无影响. (4)从总体上把握全过程,表达出总功,找出初、末状态的动能. (5)对所研究的全过程运用动能定理列方程. 感谢观看 【答案】 (F2R2-F1R1) 【解析】 小球运动的半径由R1变为R2时,半径变小,绳子的拉力虽为变力,但对小球做了正功,使小球的速度增大,动能发生了变化. 根据动能定理知拉力对小球做的功为WF=m-m, 根据牛顿第二定律有F1=m, 故有F1R1=m; 同理有F2R2=m, 联立解得WF=(F2R2-F1R1). 【解析】 (1)设物体在水平面上运动的最大位移为sm,根据变力做功的特点,对物体由动能定理有 F·s-μmg·sm=0,解得sm=25 m. 【答案】 (2)4 m/s 【解析】 (2)当水平推力与物体所受摩擦力大小相等时,物体的加速度为零,此时速度达到最大值,有 F′=μmg=40 N, 根据题图乙可得水平推力与位移之间的函数关系为F=-20s+200, 当F=40 N时可得s′=8 m, 由动能定理有(F+F′)s′-μmg·s′=m, 解得vm=4 m/s. 【解析】 (1)小球从B点到D点做平抛运动,设落到D点时其竖直方向分速度为vy,如图所示, 在竖直方向上,有=2gh,解得vy=4 m/s, 根据速度的分解有tan 53°=, 水平分速度vx和vB大小相等, 解得vx=vB=3 m/s, 小球从A点运动到B点过程,由动能定理有 mgL(1-cos θ)=m,代入数据解得θ=60°. 【解析】 (2)由于小球在F点时和管道间无弹力,根据牛顿第二定律有mg=m, 解得vF= m/s, 结合上述可知vx=3 m/s,vy=4 m/s, 则有vD==5 m/s, 小球从D点到F点过程,由动能定理得 W摩-mgR(1+cos 53°)=m-m, 代入数据解得W摩=-1 J, 即小球克服摩擦力所做的功为1 J. $