3.3动能定理应用教案.ppt

一.应用动能定理解题步骤： （1）确定研究对象和研究过程。 （2）分析物理过程，分析研究对象在运动过程中的受力情况，画受力示意图，及过程状态草图，明确各力做功情况，即是否做功，是正功还是负功。 （3）找出研究过程中物体的初、末状态的动能（或动能的变化量） （4）根据动能定理建立方程，代入数据求解，对结果进行分析、说明或讨论。 二.应用解题注意的问题： （1）我们学习的是质点的动能定理，研究对象一般是单个物体。 （2）公式的左边W表示研究过程中合外力对物体做的功，或研究过程中物体所受各外力做功的代数和；公式的右边是物体在研究过程中动能的增量，即末态动能与初态动能的差。公式是标量式。 （3）动能定理虽然是在恒力作用、物体做匀加速直线运动下推导出来的，但对外力是变力，物体做曲线运动时，动能定理同样适用，此时式中的W为变力所做的功。 （4）变力功无法从功的定义式求得，可由动能定理求出。 三.例题分析： 例1. 质量为m的物体静止在水平桌面上，它与桌面之间的动摩擦因数为μ，物体在水平力F作用下开始运动，发生位移S1时撤去力F，问物体还能运动多远？ 解析： 研究对象：质量为m的物体。 研究过程：从静止开始，先加速，后减速至零。 受力分析、过程草图如图所示，其中mg（重力）F（水平外力）N（弹力）f（滑动摩擦力），设加速位移为S1，减速位移为S2 方法Ⅰ：可将物体运动分成两个阶段进行求解 物体开始做匀加速运动位移为S1，水平外力F做正功， f做负功，mg、N不做功；初始动能EK0= 0，末动能EK1=1/2mv12 根据动能定理：F S1－f S1＝1/2mv12－0 又滑动摩擦力f=μN N=mg 则：F S1－μmg S1＝1/2mv12－0 -----⑴ 物体在S2段做匀减速运动，f做负功，mg、N不做功；初始动能EK1=1/2mv12末动能EK2=0 根据动能定理：－f S2＝0－1/2mv12 又滑动摩擦力f=μN N=mg 则：-μmg S2＝0－1/2mv12 ---------⑵ 由 ⑴⑵两式FS1-μmg S1－μmg S2＝0－0 S2＝ 答：撤去力F物体还能运动的位移大小S2＝ 方法Ⅱ：从静止开始加速，然后减速为零全过程进行求解 设加速位移为S1，减速位移为S2；水平外力F在S1段做正功，滑动摩擦力 f在（S1＋S2）段做负功，mg、N不做功；初始动能EK1= 0，末动能EK2=0 在竖直方向上 N－mg＝0 滑动摩擦力f=μN 根据动能定理：FS1－μmg（S1＋S2）＝0－0 得 S2＝ 在用动能定理解题时，如果物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的分过程，此时可分段研究，也可整体研究；在整体研究时，要注意各分力做功所对应的位移。 例2. 一个质量为m的物体，从倾角为θ，高为h的斜面上端A点由静止开始下滑到B点时的速度为V；然后又在水平面上滑行S的位移后停止在C点。如图所示。设物体在斜面上和在水平面上的动摩擦因数相同，求动摩擦因数μ。 解析：研究对象：质量为m的物体。 研究过程：全过程。 受力分析、过程草图如图所示，其中mg（重力），N1、N2（弹力），f1、f2（滑动摩擦力）。 物体从A—B加速下滑，重力做正功，摩擦力做负功，弹力不做功。 物体从B—C减速运动，摩擦力做负功，重力、弹力不做功。设物体从A—B位移为S1， 从B—C位移为S 根据动能定理： mg S1 cos（90－θ）－f1 S1－f2S=EKC－EKA f1 =μN1 N1 = mg cosθ EKA = 0 f2 =μN2 N2 = mg EKC= 0 则：mgh－μmg cosθ×S1－μmgS = 0 μ= 例3. 如图所示，BC是一条平直轨道，C点距B点的距离为s = 3.0m ；AB是一条竖直平面内的圆形轨道，轨道长为1/4圆周，其中A比B高h=80cm 。有一个质量为m=1kg的物体从静止开始沿AB轨道滑下，测得它经过B点的速度为vB = 2.0 m/s ，当滑行到C点处停止。求：①物体在AB轨道上受到的平均阻力f ；②物体在BC轨道上的动摩擦因数μ。 （1）解析：由于物体在圆弧AB轨道上运动时，沿圆弧切线方向合力不为零，产生切向加速度，所以物体做变速曲线运动；滑动摩擦力的大小也在变化，用平均阻力f处理；无法用牛顿第二定律求解，但是可以用动能定理来求解。 研究对象：质量为m的物体。 研究过程：①物体在AB轨道上运动 物体受力：重力mg、弹力N1、平均阻力f1；其中重力做正功，弹力总是垂直轨道不做功，平均阻力做负功，因阻力方向总是沿切线方向，阻力方向