2018秋滬科版高中物理必修2課件：第3章動能的變化與機(jī)械功 本章整合3(共15張PPT)

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1、本章整合 本章知識可分為三個組成部分。第一部分為動能和動能定理;第二部分為功;第三部分為功率。一、動能和動能定理 二、功 三、功率 一、功和功率的計算【例1】 (多選)如圖所示,一質(zhì)量為1.2 kg的物體從傾角為30、長度為10 m的光滑斜面頂端由靜止開始下滑。則()A.物體滑到斜面底端時重力做功的瞬時功率是60 WB.物體滑到斜面底端時重力做功的瞬時功率是120 WC.整個過程中重力做功的平均功率是30 WD.整個過程中重力做功的平均功率是60 W 解析:由動能定理得mgssin 30= mv2,所以物體滑到斜面底端時的速度為10 m/s,此時重力做功的瞬時功率為P=mgvcos =mgvc

2、os 60=1.21010 W=60 W,故A對,B錯。物體下滑時做勻加速直線運動,其受力情況如圖所示。由牛頓第二定律得物體的加速度物體下滑過程中重力做的功為W=mgssin =mgssin 30=60 J;故C對,D錯。 答案:AC 方法技巧1.功的計算方法(1)定義法求功:恒力對物體做功大小的計算式為W=Fscos ,式中為F、s二者之間的夾角。由此可知,恒力做功大小只與F、s、這三個量有關(guān),與物體是否還受其他力、物體的運動狀態(tài)等因素?zé)o關(guān)。(2)利用功率求功:此方法主要用于在發(fā)動機(jī)功率保持恒定的條件下,求牽引力做的功。(3)利用動能定理或功能關(guān)系求功。 2.功率的計算方法(1)P= :此式

3、是功率的定義式,適用于任何情況下功率的計算。既適用于人或機(jī)械做功功率的計算,也適用于一般物體做功功率的計算;既適用于合力或某個力做功功率的計算,也適用于恒力或變力做功功率的計算;一般用于求解某段時間內(nèi)的平均功率。(2)P=Fv:當(dāng)v是瞬時速度時,此式計算的是F的瞬時功率;當(dāng)v是平均功率時,此式計算的是F的平均功率。 二、對動能定理的理解與應(yīng)用動能定理一般應(yīng)用于單個物體,研究過程可以是直線運動,也可以是曲線運動;既適用于恒力做功,也適用于變力做功;既適用于各個力同時作用在物體上,也適用于不同的力分階段作用在物體上,凡涉及力對物體做功過程中動能的變化問題幾乎都可以使用。 【例2】 如圖所示,一滑塊

4、(可視為質(zhì)點)經(jīng)水平軌道AB進(jìn)入豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧形軌道BC。已知滑塊的質(zhì)量m=0.5 kg,滑塊經(jīng)過A點時的速度vA=5 m/s,AB長s=4.5 m,滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)=0.1,圓弧形軌道的半徑R=0.5 m,滑塊離開C點后豎直上升的最大高度h=0.1 m,g取10 m/s2。求:(1)滑塊第一次經(jīng)B點時速度的大小;(2)滑塊剛剛滑上圓弧形軌道時,對軌道上B點壓力的大小;(3)滑塊在從B運動到C的過程中克服摩擦力所做的功。 解析:(1)滑塊由A到B的過程中,應(yīng)用動能定理得 又f=mg解得vB=4 m/s。(2)在B點,滑塊開始做圓周運動,由牛頓第二定律可知解得軌道對滑塊的支

5、持力FN=21 N根據(jù)牛頓第三定律可知,滑塊對軌道上B點壓力的大小也為21 N。(3)滑塊從B經(jīng)過C上升到最高點的過程中,由動能定理得解得滑塊克服摩擦力做功W f=1 J。答案:(1)4 m/s(2)21 N(3)1 J 方法技巧使用動能定理時的四點注意1.明確研究對象和研究過程,確定初、末狀態(tài)的速度情況。2.對物體進(jìn)行正確的受力分析(包括重力、彈力等),弄清各力做功大小及功的正、負(fù)情況。3.有些力在運動過程中不是始終存在,物體運動狀態(tài)、受力等情況均發(fā)生變化,則在考慮外力做功時,必須根據(jù)不同情況分別對待,正確表示出總功。4.若物體運動過程中包含幾個不同的子過程,解題時,可以分段考慮,也可視為一

6、個整體過程考慮,列出動能定理方程求解。 三、動能定理和動力學(xué)方法的綜合應(yīng)用【例3】 如圖所示,質(zhì)量m=0.1 kg的金屬小球從距水平面h=2.0 m的光滑斜面上由靜止開始釋放,運動到A點時無能量損耗,水平面AB是長2.0 m的粗糙平面,與半徑為R=0.4 m的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點,其中圓軌道在豎直平面內(nèi),D為軌道的最高點,小球恰能通過最高點D,求:(g取10 m/s2)(1)小球運動到A點時的速度大小;(2)小球從A運動到B時摩擦阻力所做的功;(3)小球從D點飛出后落點E與A的距離。 解析:(1)根據(jù)題意和題圖可得:小球下落到A點時由動能定理得水平位移s BE=vDt=0.8 m,所以sAE=sAB-sBE=1.2 m。答案:(1)2 m/s(2)-1 J(3)1.2 m 方法技巧動能定理常與平拋運動、圓周運動相結(jié)合,解決這類問題要特別注意1.與平拋運動相結(jié)合時,要注意應(yīng)用運動的合成與分解的方法,如分解位移或分解速度求平拋運動的有關(guān)物理量。2.與豎直平面內(nèi)的圓周運動相結(jié)合時,應(yīng)特別注意隱藏的臨界條件。(1)有支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運動,物體能過最高點的臨界條件為vmin=0。(2)沒有支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運動,物體能過最高點的臨界條件為v min= 。