《專題強(qiáng)化 利用動(dòng)能定理分析變力 做功和多過程問題》機(jī)械能守恒定律PPT優(yōu)秀課件
第一部分內(nèi)容：學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.進(jìn)一步理解動(dòng)能定理，領(lǐng)會(huì)應(yīng)用動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性.
2.會(huì)利用動(dòng)能定理分析變力做功、曲線運(yùn)動(dòng)以及多過程問題.
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利用動(dòng)能定理分析變力做功和多過程問題PPT，第二部分內(nèi)容：01探究重點(diǎn) 提升素養(yǎng)
一、利用動(dòng)能定理求變力做功
1.動(dòng)能定理不僅適用于求恒力做的功，也適用于求變力做的功，同時(shí)因?yàn)椴簧婕白兞ψ饔玫倪^程分析，應(yīng)用非常方便.
2.利用動(dòng)能定理求變力的功是最常用的方法，當(dāng)物體受到一個(gè)變力和幾個(gè)恒力作用時(shí)，可以用動(dòng)能定理間接求變力做的功，即W變＋W其他＝ΔEk.
例1 如圖1所示，質(zhì)量為m的小球由靜止自由下落d后，沿豎直面內(nèi)的固定軌道ABC運(yùn)動(dòng)，AB是半徑為d的 光滑圓弧軌道，BC是直徑為d的粗糙半圓弧軌道(B是軌道的最低點(diǎn)).小球恰能通過圓弧軌道的最高點(diǎn)C.重力加速度為g，求：
(1)小球運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)對(duì)軌道的壓力大小(可認(rèn)為此時(shí)小球處在軌道AB上)；
(2)小球在BC運(yùn)動(dòng)過程中，摩擦力對(duì)小球做的功.
針對(duì)訓(xùn)練1 (2018·廈門市高一下學(xué)期期末)如圖2所示，有一半徑為r＝0.5 m的粗糙半圓軌道，A與圓心O等高，有一質(zhì)量為m＝0.2 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)靜止滑下，滑至最低點(diǎn)B時(shí)的速度為v＝1 m/s，取g＝10 m/s2，下列說法正確的是
A.物塊過B點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力大小是0.4 N
B.物塊過B點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力大小是2.0 N
C.A到B的過程中，克服摩擦力做的功為0.9 J
D.A到B的過程中，克服摩擦力做的功為0.1 J
二、利用動(dòng)能定理分析多過程問題
一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)如果包含多個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，可以選擇分段或全程應(yīng)用動(dòng)能定理.
(1)分段應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，將復(fù)雜的過程分割成一個(gè)個(gè)子過程，對(duì)每個(gè)子過程的做功情況和初、末動(dòng)能進(jìn)行分析，然后針對(duì)每個(gè)子過程應(yīng)用動(dòng)能定理列式，然后聯(lián)立求解.
(2)全程應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，分析整個(gè)過程中出現(xiàn)過的各力的做功情況，分析每個(gè)力做的功，確定整個(gè)過程中合外力做的總功，然后確定整個(gè)過程的初、末動(dòng)能，針對(duì)整個(gè)過程利用動(dòng)能定理列式求解.
當(dāng)題目不涉及中間量時(shí)，選擇全程應(yīng)用動(dòng)能定理更簡(jiǎn)單，更方便.
注意：當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)過程中涉及多個(gè)力做功時(shí)，各力對(duì)應(yīng)的位移可能不相同，計(jì)算各力做功時(shí)，應(yīng)注意各力對(duì)應(yīng)的位移.計(jì)算總功時(shí)，應(yīng)計(jì)算整個(gè)過程中出現(xiàn)過的各力做功的代數(shù)和.
例2 如圖3所示，右端連有一個(gè)光滑弧形槽的水平桌面AB長(zhǎng)L＝1.5 m，一個(gè)質(zhì)量為m＝0.5 kg的木塊在F＝1.5 N的水平拉力作用下，從桌面上的A端由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，木塊到達(dá)B端時(shí)撤去拉力F，木塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，取g＝10 m/s2.求：
(1)木塊沿弧形槽上升的最大高度(木塊未離開弧形槽)；
(2)木塊沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑行的最大距離.
三、動(dòng)能定理在平拋、圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用
動(dòng)能定理常與平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，解決這類問題要特別注意：
(1)與平拋運(yùn)動(dòng)相結(jié)合時(shí)，要注意應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法，如分解位移或分解速度求平拋運(yùn)動(dòng)的有關(guān)物理量.
(2)與豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合時(shí)，應(yīng)特別注意隱藏的臨界條件：
①可提供支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，物體能通過最高點(diǎn)的臨界條件為vmin＝0.
②不可提供支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，物體能通過最高點(diǎn)的臨界條件為vmin＝√gR .
例3 如圖5所示，一可以看成質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m＝2 kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飛出后，恰好從A點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入圓弧軌道，BC為圓弧豎直直徑，其中B為軌道的最低點(diǎn)，C為最高點(diǎn)且與水平桌面等高，圓弧AB對(duì)應(yīng)的圓心角θ＝53°，軌道半徑R＝0.5 m.已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2.
(1)求小球的初速度v0的大��；
(2)若小球恰好能通過最高點(diǎn)C，求在圓弧軌道上摩擦力對(duì)小球做的功.
四、動(dòng)能定理在多過程往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用
例４ 某游樂場(chǎng)的滑梯可以簡(jiǎn)化為如圖6所示豎直面內(nèi)的ABCD軌道，AB為長(zhǎng)L＝6 m、傾角α＝37°的斜軌道，BC為水平軌道，CD為半徑R＝15 m、圓心角β＝37°的圓弧軌道，軌道AB段粗糙，其余各段均光滑.一小孩(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)以初速度v0＝2 m/s下滑，沿軌道運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)的速度恰好為零(不計(jì)經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的能量損失).已知該小孩的質(zhì)量m＝30 kg，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求：
(1)該小孩第一次經(jīng)過圓弧軌道C點(diǎn)時(shí)，對(duì)圓弧軌道的壓力；
(2)該小孩與AB段間的動(dòng)摩擦因數(shù)；
歸納總結(jié)
1.在有摩擦力做功的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，注意兩種力做功的區(qū)別：
(1)重力做功只與初、末位置有關(guān)，而與路徑無關(guān)；
(2)滑動(dòng)摩擦力(或全部阻力)做功與路徑有關(guān)，克服摩擦力(或全部阻力)做的功W＝Ffs(s為路程).
2.由于動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性，求多過程往復(fù)運(yùn)動(dòng)問題中的路程，一般應(yīng)用動(dòng)能定理.
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利用動(dòng)能定理分析變力做功和多過程問題PPT，第三部分內(nèi)容：02隨堂演練 逐點(diǎn)落實(shí)
1.(用動(dòng)能定理求變力做功)如圖7所示為一水平的轉(zhuǎn)臺(tái)，半徑為R，一質(zhì)量為m的滑塊放在轉(zhuǎn)臺(tái)的邊緣，已知滑塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.若轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速由零逐漸增大，當(dāng)滑塊在轉(zhuǎn)臺(tái)上剛好發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)滑塊所做的功為
A. μmgR B.2πmgR
C.2μmgR D.0
2.(利用動(dòng)能定理分析多過程問題)(2018·鶴壁市高一下學(xué)期期末)如圖8所示，AB為四分之一圓弧軌道，BC為水平直軌道，圓弧的半徑為R，BC的長(zhǎng)度也是R.一質(zhì)量為m的物體，與兩個(gè)軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ，它由軌道頂端A從靜止開始下滑，恰好運(yùn)動(dòng)到C處停止，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，那么物體在AB段克服摩擦力所做的功為
3.(動(dòng)能定理在平拋、圓周運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用)(2019·溫州新力量聯(lián)盟高一下學(xué)期期中)如圖9所示，一長(zhǎng)L＝0.45 m、不可伸長(zhǎng)的輕繩上端懸掛于M點(diǎn)，下端系一質(zhì)量m＝1.0 kg的小球，CDE是一豎直固定的圓弧形軌道，半徑R＝0.50 m，OC與豎直方向的夾角θ＝60°，現(xiàn)將小球拉到A點(diǎn)(保持繩繃直且水平)由靜止釋放，當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)繩恰好被拉斷，小球平拋后，從圓弧軌道的C點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入軌道，剛好能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)E，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)小球到B點(diǎn)時(shí)的速度大小；
(2)輕繩所受的最大拉力大��；
(3)小球在圓弧軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力做的功.
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