物理沪科版必修2学案：第3章33动能定理的应用含解析.doc

3.3动能定理的应用问题导学一、 动能定理吧活动与探究11. 怎样理解动能定理？2. 应用动能定理解题的步骤分儿步？=3迁移与应用1质量为m的小物块以初速度e沿倾角为&,高为h的粗糙斜面上滑，滑到斜面顶端时速 度刚好为0己知重力加速度为g,求这段过程中摩擦力对小物块所做的功 名 «（1） 动能定理中的位移、速度各物理量都要选取同一参考系，一般都选地面为参考系2） 凡不涉及加速度和时间及运动过程的具体细节，可优先应用动能定理求解二、 用动能定理求变力做功ES活动与探究2变力做功不能用恒力做功的公式求，可以用动能定理间接求那么用动能定理求变力做 功的基本思路、方法是怎样的？匕迁移与应用2如图所示，光滑水平面与一半圆形轨道在3点相连，轨道位于竖直面内，其半径为 R, 一个质量为加的物块静止在水平面上，现向左推物块使其压紧弹簧，然后放手，物块在 弹力作用下获得一速度，当它经3点进入半圆轨道瞬间，对轨道的压力为其重力的7倍， Z后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点，重力加速度为g求：（1） 弹簧弹力对物块做的功；（2） 物块从B到C克服阻力的功；（3） 物块离开C点后，再落回到水平面上时动能的大小。

：:>X «变力做功的解题技巧（1） 将变力转化为恒力：一般只在力的大小一直不变而力的方向一直遵循某种规律（如 始终与物体的速度方向相同或相反）时应用此方法2） 求力的平均值，从而求出总功这种方法一般在物体做直线运动且力与位移之间 成线性关系的情况下应用3） 运用动能定理求变力的功：必须知道始末两个状态时物体的速度及中间过程中分 别有哪些力对物体做功三、动能定理在多过程中的应用=3活动与探究3怎样应用动能定理求多过程中外力做的功?=2迁移与应用3如图所示，质量加=0.5 kg的小球从距地而髙H=5m处自由下落，到达地面恰能沿凹 陷于地面的半圆形槽壁运动，半圆槽半径R = 0A mo小球到达槽最低点时速率为10 m/s, 并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出……，如此反复几次，设摩擦力恒定不变，求：（设 小球与槽壁相碰时不损失能量）（1） 小球第一次离槽上升的高度方；（2） 小球最多能E出槽外的次数（取g=10 m/s2）o •:::•名 津 «动能定理不仅适用于一个单一的运动过程，也适用于几个连续进行的不同过程组成的全过程，当物体参与两个以上的运动过程时，既可分阶段分别列式计算求解，也可以对全过程列方程求解，而对全过程列方程会更方便、简单。

答案：【问题导学】活动与探究1： 1•答案：动能定理的理解（1） 功“的含义：合外力对物体所做的功或所有外力做功的代数和2） 功炉的求法：①合外力对物体所做的功W=F^scosa0 （适用于合外力恒定的情况）②各个力对物体所做功的代数和W=W} + W2+- + Wno（3） 动能的改变量：AEk=Ek2—Ek\① 合外力对物体做正功”>0,动能增加，AEk>0② 合外力对物体做负功炉<0,动能减小，隠<04） 动能定理的适用范围既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既可 应用于物体运动的全程，也可应用于物体运动的某一阶段2.答案：应用动能定理解题的步骤：（1） 明确研究对彖以及它发生的物理过程2） 明确题设条件和已矢U量、未矢口量、待求量3） 分析研究对象的受力情况及各力对物体做功情况：受哪些力？哪些力做了功？是 正功还是负功？然后写出各力做功的表达式并求其代数和4） 明确研究对象所经历运动过程的初、末状态，并写出初、末状态的动能5】和Ek2 的表达式5） 列出动能定理的方程"合=Ek2—Eki，再求解迁移与应用1:答案：nigh —^tnv2解析：受力分析，如图所示。

设摩擦力对小物块做的功为W,重力对小物块做负功为— mghf斜面对小物块的支持力方向与小物块运动的方向垂直，不做功，所以合外力对小物 块做的功为W—mgh,初状态小物块的动能为一mv2,末状态小物块的动能为0,则根据动2能定理可得:活动与探究2：答案：动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得 11!的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用，也就是说，动能定理适用于任 何力作用下，以任何形式运动的物体对象，具有普遍性如果在运动过程中有变力做功，不能用恒力做功的计算公式W= Ficos a进行计算，这 时可以用动能定理进行计算，其基本方法是：1. 分析物体受力，明确过程中的各力是恒力还是变力，并求出各恒力所做的功2. 分析物体运动过程，确定物体的初、末状态的动能3・利用动能定理列方程求解注意：(1)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就是变力, 直线运动中的力也未必都是恒力2)机车以不变的功率启动过程中牵引力的功可以用公式W=Pt求解迁移与应用2：答案：(1) 3mgR (2) 警 (3)丸弊解析：弹簧弹开物体的过程中，弹力是变力，物体沿半圆轨道运动时，受的摩擦力也为 变力，可根据动能定理求变力做的功。

1)由动能定理得在B点由牛顿第二定律得7/ng—mg=moi解得 W=3mgRo(2) 物块从〃到C由动能定理得*加诡一如?泌=2mgR + W' 物块在C点时 吨=縈，解得〃=警3) 物块从C点平抛到水平面的过程中，由动能定理得2mgR=Ek-晋_5mgR匕 k_ 2 °活动与探究3：答案：1・对于多个物理过程要仔细分析，将复杂的过程分割成一个一 个子过程，分别对每个过程分析，得出每个过程遵循的规律，当每个过稈都可以运用动能定 理时，可以选择分段或全程应用动能定理，题目不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更 简单、方便2.应用全程法解题求功时，有些力不是全过程都作用的，必须根据不同的情况分别对 待，弄清楚物体所受的力在哪段位移上做功，哪些力做功，做正功还是负功，正确写出总功迁移与应用3：答案：(1) 4.2 m (2) 6次解析：(1)小球从高处至槽口时，只有重力做功；由槽口至槽底端重力、摩擦力都做功 由于对称性，圆槽右半部分摩擦力的功与左半部分摩擦力的功相等小球落至槽底部的整个过程中，由动能定理得1 rmg (H+R) —解得 JVt=/ng (H+R) 一如e2 = 2J由对称性知小球从槽底到槽左端口摩擦力的功也为％=2 J,则小球第一次离槽上升的1 °. 尹矿〃辭高度/?, 由一也g (/i+R) — W[= , 得力= =4.2 m。

2)设小球飞出槽外n次，则由动能定理得 所以〃冬瞬=晋=6.25,即小球最多能飞岀槽外6次。