专题动能定理的应用课件.ppt

1、动能定理的应用微课动能定理的应用微课复习复习乒乓球在与地面反复的碰撞过程中，所通过的总路程如何计算最乒乓球在与地面反复的碰撞过程中，所通过的总路程如何计算最方便呢？这个问题虽然用牛顿定律结合运动学公式可以解决，但方便呢？这个问题虽然用牛顿定律结合运动学公式可以解决，但过程较复杂。过程较复杂。我们在踢足球时，如何求解踢球过程中，我们的脚对足球所做的我们在踢足球时，如何求解踢球过程中，我们的脚对足球所做的功呢？人的脚在与足球接触中这个力是变化的，我们无法直接用功呢？人的脚在与足球接触中这个力是变化的，我们无法直接用公式公式W=Fscos来计算对足球所做的功。如果能知道力对足球所来计算对足球所做的功

2、。如果能知道力对足球所做的功跟足球动能变化的关系，就能很方便地解决这个问题了。做的功跟足球动能变化的关系，就能很方便地解决这个问题了。1：动能定理的基本内容是什么？：动能定理的基本内容是什么？2：动能定理的表达式是怎样的？是标量式还是矢量式？：动能定理的表达式是怎样的？是标量式还是矢量式？3：如何理解动能定理？动能定理的解题步骤是怎样的？：如何理解动能定理？动能定理的解题步骤是怎样的？答：外力对物体所做的总功，等于物体动能的变化答：外力对物体所做的总功，等于物体动能的变化答：答：W合合=EK2-EK1，是标量式，是标量式一、简要复习动能定理一、简要复习动能定理21222121mvmvWF计算计

3、算 方法方法 末状态动能末状态动能初状态动能初状态动能二、应用动能定理解题步骤：二、应用动能定理解题步骤：1。找对象：（通常是单个物体）。找对象：（通常是单个物体）2。作二分析。作二分析 受力分析受力分析 运动情况分析运动情况分析3。确定各力做功。确定各力做功。4。建方程：。建方程：21222121mvmvWF 动动能能定定理理动动能能动动能能定定理理动动能能 1.物体由于运动而具有的能，叫动能物体由于运动而具有的能，叫动能2.公式公式221mvEK3.动能是标量，是状态量动能是标量，是状态量4.单位：焦单位：焦(J)1.合外力所做的功等于物体动能的变化合外力所做的功等于物体动能的变化2.21

4、22212112mvmvWEEWKK或3.解题步骤：解题步骤：确定研究对象及运动过程确定研究对象及运动过程受力分析，并确定各个力所做的功受力分析，并确定各个力所做的功明确初、末状态的动能明确初、末状态的动能列方程求解，对结果进行必要的讨论列方程求解，对结果进行必要的讨论说明说明一架喷气式飞机，质量一架喷气式飞机，质量5103 kg，起飞过程中从静止开，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为始滑跑的路程为s5.3102时，达到起飞速度时，达到起飞速度60/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍倍(0.02)，求飞机受到的牵引力求飞机受到的牵引力.

5、解法一：解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用持力、牵引力和阻力作用.F合合Fkmga 又又as s2va2 由由和和得：得：svmkmgF22N108.1N103.52601051010502.0s2vmkmgF422332 解法二：解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为作用，这四个力做的功分别为W，W支支，W牵牵Fs，W阻阻s.据动能定理得：据动能定理得：0mv21kmgsFs2 代入数据，解得代入数据，解得

6、F1.9104 比较一下，这两种解法有什么区别呢比较一下，这两种解法有什么区别呢?解法一解法一采用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定采用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定牵引力是恒力，而实际中牵引力不一定是恒力牵引力是恒力，而实际中牵引力不一定是恒力.解法二解法二采用动能定理求解采用动能定理求解.因为动能定理适用于变力，用它可以处因为动能定理适用于变力，用它可以处理牵引力是变力的情况理牵引力是变力的情况.而且运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，而且运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因为用它来处理问题时比较方便因为用它来处理问题时比较方便

7、.动能定理可以由牛顿定律推导出来，原则上讲用动能定律能解动能定理可以由牛顿定律推导出来，原则上讲用动能定律能解决物理问题都可以利用牛顿定律解决，但在处理动力学问题中，决物理问题都可以利用牛顿定律解决，但在处理动力学问题中，若用牛顿第二定律和运动学公式来解，则要分阶段考虑，且必若用牛顿第二定律和运动学公式来解，则要分阶段考虑，且必须分别求每个阶段中的加速度和末速度，计算较繁琐。但是，须分别求每个阶段中的加速度和末速度，计算较繁琐。但是，我们用动能定理来解就比较简捷。本节课就研究动能定理解决我们用动能定理来解就比较简捷。本节课就研究动能定理解决某些动力学问题的优越性。某些动力学问题的优越性。例题例

8、题1、如图如图1所示，所示，AB为为1/4圆弧轨道，圆弧轨道，半径为半径为R=0.8m，BC是水平轨道，长是水平轨道，长S=3m，BC处的摩擦系数为处的摩擦系数为=1/15，今有质量今有质量m=1kg的物体，自的物体，自A点从静止点从静止起下滑到起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。段所受的阻力对物体做的功。解析：解析：物体在从物体在从A滑到滑到C的过程中，有重力、的过程中，有重力、AB段的阻力、段的阻力、BC段段的摩擦力共三个力做功，的摩擦力共三个力做功，WG=mgR，fBC=umg，由于物体在，由于物体在AB段段受的阻力是变力，做的功不能直

9、接求。根据动能定理可知：受的阻力是变力，做的功不能直接求。根据动能定理可知：W外外=0，所以所以mgRumgS-WAB=0 即即WAB=mgRumgS=1100.81103/15=6(J)归纳小结：归纳小结：如果我们所研究的问题中有多个力做功，其中只有如果我们所研究的问题中有多个力做功，其中只有一个力是变力，其余的都是恒力，而且这些恒力所做的功比较一个力是变力，其余的都是恒力，而且这些恒力所做的功比较容易计算，研究对象本身的动能增量也比较容易计算时，用动容易计算，研究对象本身的动能增量也比较容易计算时，用动能定理就可以求出这个变力所做的功。能定理就可以求出这个变力所做的功。三、应用举例：三、应

10、用举例：（一）关于变力做功的问题（一）关于变力做功的问题练练.一个质量为一个质量为m的小球拴在轻绳的一端，另的小球拴在轻绳的一端，另一端用大小为一端用大小为F1的拉力作用，在光滑水平面上的拉力作用，在光滑水平面上做半径为做半径为R1的匀速圆周运动，如图所示，今改的匀速圆周运动，如图所示，今改变拉力，当大小变为变拉力，当大小变为F2，使小球仍在水平面上，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为做匀速圆周运动，但半径变为R2，小球运动半，小球运动半径由径由R1变为变为R2过程中拉力对小球做的功多大？过程中拉力对小球做的功多大？F解解:设半径为设半径为R1、R2对小球做圆周运动的线速度大小分别对

11、小球做圆周运动的线速度大小分别 是是V1、V2，由向心力公式和牛顿第二定律得，由向心力公式和牛顿第二定律得 1211RVmF 2222RVmF.根据动能定理有根据动能定理有:21222121mvmvW联解联解式得式得:)(211122RFRFWV0S0图2（2 2）应用动能定理简解多过程问题。应用动能定理简解多过程问题。例2：如图如图2所示，斜面足够长，其倾角为所示，斜面足够长，其倾角为，质量为质量为m的滑块，距挡板的滑块，距挡板P为为S0，以初速度，以初速度V0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为为，滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向，滑块所受摩擦力小于滑

12、块沿斜面方向的重力分力，若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，的重力分力，若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求求:1滑块将向上作什么样的运动？滑块将向上作什么样的运动？2求滑块第一次到最高点时经过的路程？求滑块第一次到最高点时经过的路程？3求滑块在斜面上经过的总路程为多少？求滑块在斜面上经过的总路程为多少？解析：解析：滑块在滑动过程中，要克服摩擦力做功，其机械能不断滑块在滑动过程中，要克服摩擦力做功，其机械能不断减少；又因为滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力，减少；又因为滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力，所以最终会停在斜面底端。所以最终会停在斜面底端。在整个过程中，受重力、摩

13、擦力和斜面支持力作用，其中支持在整个过程中，受重力、摩擦力和斜面支持力作用，其中支持力不做功。设其经过和总路程为力不做功。设其经过和总路程为L，对全过程，由动能定理得：，对全过程，由动能定理得：200210cossinmvLmgmgS20210cossinmvsmgmgs得得cos21sinmgS200mgmvL思考：思考：.若物体初速度方向沿斜面向下，此题应如何解答？若物体初速度方向沿斜面向下，此题应如何解答？.若物体初速度方向向上，若物体初速度方向向上，滑块所受摩擦力大于滑块沿滑块所受摩擦力大于滑块沿斜面方向的重力分力，物体运动情况如何变化？斜面方向的重力分力，物体运动情况如何变化？.若未

14、给定初速度方向，但给定滑块所受摩擦力大于滑若未给定初速度方向，但给定滑块所受摩擦力大于滑块沿斜面方向的重力分力，本题应如何去分析？块沿斜面方向的重力分力，本题应如何去分析？强调：强调：答题一定要仔细审题，题中条件变了，物答题一定要仔细审题，题中条件变了，物理情景会发生本质变化，对此审题定要慎重！理情景会发生本质变化，对此审题定要慎重！巩固练习：巩固练习：从离地面从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所高处落下一只小球，小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的受的空气阻力是它重力的k（k1）倍）倍,而小球与地面相碰后，能而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，求：以相同大小的速率反弹，

15、求：（1）小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度是多少？）小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度是多少？（2）小球从释放开始直至停止弹跳为止，所通过的总路程是多少？）小球从释放开始直至停止弹跳为止，所通过的总路程是多少？思路点拨：思路点拨：先据题意作出过程示意图，分析受力及运动情况，先据题意作出过程示意图，分析受力及运动情况，然后据动能定理列方程即可。然后据动能定理列方程即可。略解：略解：(1)、设、设 小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度是是h，则由动能定理得：，则由动能定理得：mg(Hh)kmg(H+h)=0(2)、设球从释放

16、开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是、设球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是S，对全过程由动能定理得对全过程由动能定理得mgHkmgs=0 归纳小结：归纳小结：物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程（如加速、减速的过程），此时可以分段考虑，也可以对全过程（如加速、减速的过程），此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑，但如能对整个过程利用动能定理列式则使问题简化过程考虑，但如能对整个过程利用动能定理列式则使问题简化 四、应用动能定理解力学综合题四、应用动能定理解力学综合题 常用过程整体法常用过程整体法 解物理问题做到解物理问

17、题做到“三优先三优先”：1.优先考虑整体法优先考虑整体法 2.优先考虑动能定理优先考虑动能定理 3.优先考虑能的转化和守恒定律优先考虑能的转化和守恒定律研究对象整体法过程整体法例例2、如图所示，物体从高为如图所示，物体从高为h的斜面体的顶端的斜面体的顶端A由静止开始滑下，由静止开始滑下，滑到水平面上的滑到水平面上的B点静止，点静止，A到到B的的水平距离为水平距离为S，求：物体与接触面，求：物体与接触面间的动摩擦因数（已知：斜面体和间的动摩擦因数（已知：斜面体和水平面都由同种材料制成）水平面都由同种材料制成）解解:(法法一一,过程分段法过程分段法)设物体质量为设物体质量为m,斜面长为斜面长为L,

18、物体与接触面间的动摩擦因数为物体与接触面间的动摩擦因数为,滑到滑到C点的速度为点的速度为V,根据动能定理有根据动能定理有:21coscos2DCmghmglmvlS，而物体从物体从C滑到滑到B,根据动能定理得根据动能定理得:shSSS;mv21mgSCBDC2CB 联联解解上上述述各各式式得得：（法二：法二：过程整体法）过程整体法）物体从物体从A由静止滑到由静止滑到B的过程中，的过程中，根据动能定理得：根据动能定理得：0mgScosmglmghCB 而而联解联解和和式得式得.SScoslCB sh 例题例题2：一物体以初速一物体以初速V0竖直上抛，落回原处速度为竖直上抛，落回原处速度为V1，空

19、气阻力不能忽略且大小不变，求物体上升的最大高度。空气阻力不能忽略且大小不变，求物体上升的最大高度。解析：解析：本题必须分为上升过程和下降两个过程进行本题必须分为上升过程和下降两个过程进行研究，而且要注意重力和阻力的功的不同特点，设研究，而且要注意重力和阻力的功的不同特点，设上升的最大高度为上升的最大高度为h，空气阻力大小为，空气阻力大小为f,则：则：上升过程：上升过程：20mV210fhmgh 下降过程：下降过程：0mV21fhmgh21 由上述二式解得：由上述二式解得：gVVh42120例例3.一个质量为一个质量为m，带有电荷，带有电荷-q的小物体，可沿水平轨道的小物体，可沿水平轨道ox运动

20、，运动，o端有一与轨道垂直的固定墙端有一与轨道垂直的固定墙,轨道处于匀强电场中轨道处于匀强电场中,场强大小为场强大小为E,方方向向ox轴正方向轴正方向,如图所示如图所示,小物体以初速度小物体以初速度V0从从x0点沿点沿ox轨道运动轨道运动,运动时受到大小不变的摩擦力运动时受到大小不变的摩擦力f的作用的作用,且且fqE,设小物体与墙壁设小物体与墙壁碰撞时，不损失机械能碰撞时，不损失机械能,且电量保持不变且电量保持不变,求它在停止运动前所通过求它在停止运动前所通过的总路程。的总路程。EXOx0解解 法一法一:(过程整体法过程整体法)带电体以带电体以V0的初速的初速度运动的全过程中度运动的全过程中,由于由于和墙壁碰撞无机械能损和墙壁碰撞无机械能损失失,因而只有电场力因而只有电场力qE和摩擦力和摩擦力f对带电体做功又由于带电体所受对带电体做功又由于带电体所受向左的电场力大于摩擦力向左的电场力大于摩擦力,因此带电体只能静止在因此带电体只能静止在O点处点处,根据动根据动能定理得能定理得:20021mvfsqEx解上式得解上式得 带电体运动的总路程带电体运动的总路程fmvqExs20021法二法二:(过程分段法过程分段法)解略解略AB12h图1