动能定理的应用二导学案-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docxVIP

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§8.3.3动能定理应用二

学习目标：

1.学会利用动能定理解决图像综合问题。

2.理解应用动能定理解决实验综合问题。

题型一：利用动能定理解决图像综合问题

解题思路：

(1)看清横、纵坐标所对应物理量，以及图线横截距与纵截距、斜率或者线下面积的物理意义。

(2)根据物理规律（最基本表达式）推导出横、纵坐标两个物理量的关系（通常是y=kx+b形式），寻找斜率k与截距b，继而求解其他物理量。

2.常见图像的物理意义：

(1)v-t:图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移。

(2)a-t:图线与坐标轴围成的面积表示速度的变化量。

(3)F-x:图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。

(4)P-t:图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。

(5)W-x:图线的斜率表示做功的力。

(6)Ek-x:图线的斜率表示合力。

3.典型例题：

例1．质量为的物体，放在动摩擦因数的水平面上，在水平拉力的作用下，由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，求

（1）图像的斜率代表什么物理含义？

（2）至的过程中，物体的加速度是多少？

（3）时，物体的速度是多少？

（4）全程F的最大功率和平均功率分别是多少？

解:(1)(2)根据由图像可知，图像的斜率表示水平拉力，

则有

根据牛顿第二定律可得解得

至的过程中，物体的加速度是。

（3）根据动能定理可得解得

（4）至的过程中，由图像可得

根据牛顿第二定律可得

所以物体在至的过程中，做匀速直线运动。全程F的最大功率为

全程所用的时间为

全程F的平均功率为

牛刀小试：

(单选)物理图像能形象地表达物理规律、直观地描述物理过程、鲜明地表示物理量之间的相互关系，是分析物理问题的有效手段之一。下列与动能定理相关图像的说法正确的是（????）

A.功率P随时间t变化关系图线与坐标轴围成的面积表示物体的动能增加量

B.物体的动能随位移x变化关系图线的斜率表示的是物体所受的拉力

C.力做的功W随位移x变化关系图线的斜率表示的是W对应的力F

D.力F随位移x变化关系图线与坐标轴围成的面积表示物体动能增加量

(2)如图甲所示，某水电站建筑工地用发动机沿倾斜光滑轨道将建材拉到大坝顶上，已知轨道的倾角，每次从大坝底端由静止向上拉建材的过程中，发动机所做的功与位移的关系如图乙所示。图乙中图线为直线，当时发动机达到额定功率。已知每个建材的质量，重力加速度，，。下列说法正确的是（????）

A．发动机的额定功率为

B．发动机的额定功率为

C．从到过程中，发动机的平均功率为

D．从到过程中，发动机的平均功率为

（3）风洞可以产生大小、方向可控的风力，可用于研究空气动力学。如图甲如示，质量为2kg的物体静止于足够长的粗糙水平风洞，在水平风力F的作用下运动，风力F和物体克服摩擦力f做的功与物体位移的关系如图乙所示。

①请判断图乙中哪条图线描述的是物体克服摩擦力做的功与位移的关系，并说明依据；

②求物体在前3m运动过程中的加速度大小；

③求时物体的速度大小。

题型二：应用动能定理解决实验综合问题

典型例题：

例2．用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系，实验中用钩码的总重力表示小车所受合力。

（1）下列关于该实验的操作，正确的有。

A．细线必须与长木板平行

B．先接通电源再释放小车

C．钩码的质量远大于小车的质量

D．平衡摩擦力时，应挂上钩码，逐渐抬高木板，直到小车能匀速下滑

（2）实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。

已知s1=3.80cm；s2=4.28cm；s3=4.78cm；s4=5.26cm；s5=5.74cm；s6=6.23cm。当地的重力加速度g=9.8m/s2，钩码总质量为m=0.02kg，小车的质量M=0.38kg。打下D点时小车的速度为m/s，从B到D的过程中，小车所受合外力做功为J。（结果均保留两位有效数字）

解:（1）[1]A．为了小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平，故A正确；

B．为了充分利用纸带，实验时应先接通电源再释放纸带，故B正确；

C．为了能用钩码的总重力所做的功表示小车所受合外力的功，绳子的拉力要等于近似等于总重力，即小车的质量M要远大于钩码的总质量m，故C错误；

D．平衡摩擦力时，小车带动纸带运动，打点计时器工作，不能挂上钩码，故D错误。

故选AB。

（2）[2]打下D点时小车的速度

[3]合外力做功

例3．用如图所示的实验装置探究功和动能变化的关系。一