5.2动能势能动能定理.ppt

* 1.动能定理的研究对象是单一物体，或者可以看作单一物体的物体系统。 2.W表示所研究过程物体受的合外力做的功，也可以是物体的所有外力做功的代数和。 3.既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，又适用于曲线运动。 4.在应用动能定理解决问题时，动能定理中的位移、速度各物理量都要选取同一个惯性参考系，一般都选地面为参考系。 5.恒力作用下的物体运动问题，凡不涉及加速度和时间及其运动过程的具体细节，可优先运用动能定理求解。 6.变力做功过程和某些曲线运动问题，用牛顿第二定律结合运动学公式往往难以求解，但用动能定理则迎刃而解。 7.过程复杂又不需研究中间状态时，可以把多个过程看作一个全过程进行研究，应用动能定理更方便。 要点一 对动能定理的理解 1.试应用牛顿第二定律并结合运动学公式推导动能定理。 【答案】 如图所示，一物体在合力F作用下，向右做匀加速运动，以v1、v2、l、F、m依次表示初速度、末速度、位移、合力和质量。 则合力的功为：W合=Fl ① 据牛顿第二定律得：F=ma ② 故W合=mal 据运动学公式v22-v12=2ax得 al=1/2(v22-v21) 故W合=m[1/2(v22-v21)]=1/2mv22-1/2mv12 而Ek1=1/2mv12，Ek2=1/2mv22 故有：W合=Ek2-Ek1 即合力的功等于物体动能的变化。 ＊体验应用＊ 1.用动能定理解题的步骤 (1)选取研究对象，明确分析运动过程。 (2)分析受力及各力做功的情况，求出总功；也可由动能的变化求总功。 (3)明确过程始、末状态的动能Ek1及Ek2。 (4)列方程W=Ek2-Ek1，必要时注意分析题目潜在的条件，列辅助方程进行求解。 2.应用动能定理要注意的几个问题 (1)正确分析物体受力，要考虑物体受到的所有力，包括重力。 (2)要弄清各力做功情况，计算时应把已知功的正、负代入动能定理表达式。 (3)有些力在物体运动全过程中不是始终存在，导致物体的运动包括几个物理过程，物体运动状态、受力情况均发生变化，因而在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待。 3.应用动能定理解题的优越性 应用动能定理解题时，在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的细节，只需考虑整个过程的功及过程始末的动能。若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑，也可对整个过程考虑。但求功时，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求出总功，计算时要把各力的功连同符号(正负)一同代入公式。 要点二 动能定理的应用 【答案】 2.如图5-2-1所示，用拉力F使一个质量 为m的木箱由静止开始在水平冰道上 移动了l,F与水平方向成α角，木箱与 冰道间的动摩擦因数为μ，求木箱获 得的速度。 ＊体验应用＊ 图5-2-1 【例1】沙河抽水蓄能电站自2003年投入运行以来，在缓解用电高峰电力紧张方面，取得了良好的社会效益和 经济效益。抽水蓄能电站的工作原理是，在用电低谷时(如深夜)，电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄 水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电。如图5-2-2，蓄水池(上游水库)可视为长方体，有效总 库容量(可用于发电)为V，蓄水后水位高出下游水面H，发电过程中上游水库水位最大落差为d。统计资料 表明，该电站年抽水用电为2.4×108 kW·h，年发电量为1.8×108 kW·h。则下列计算结果正确的是(水的密 度为ρ，重力加速度为g，涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面)( ) A.能用于发电的水的最大重力势能Ep=ρVgH B.能用于发电的水的最大重力势能Ep=ρVg(H-d/2) C.电站的总效率达75％ D.该电站的平均每天所发的电能可供给一个大城市居民用电(电功率 以105 kW计)约10h 热点一 重力的功与重力势能 【解析】根据题意，电站的总效率 η=1.8