8.3 动能和动能定理(习题课) 课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 8.3 动能和动能定理(习题课) 课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共21张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-09 15:12:03 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
第八章 机械能守恒定律
第3节 动能和动能定理(习题课)
【回顾】
重力做功对应于重力势能的变化
WG＝mgh1－mgh2
重力势能
EP＝ mgh
弹力做功对应于弹性势能的变化
WF＝EP1－ EP2
弹性势能
合外力做功对应于动能的变化
动能
【习题课】动能定理的应用
动能定理
【例题1】(多选)同一物体分别从高度相同，倾角不同的光滑斜面的顶端滑到底端时，相同的物理量是( )
A.动能 B.速度
C.速率 D.重力所做的功
一、直线运动
【解析】
ACD
【例题2】物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移s1后即撤去力F ，物体继续运动一段距离后停止。整个过程的v–t图线如图所示，求推力F与阻力f的比值。
一、直线运动
F
s
s1
01234
v
t
【解法1】
对全段，有 Fs1 – fs = 0 ，s∶s1 = 4∶1
【解法2】
对F作用过程，有
对撤去F过程，有
则 F∶f = 4∶1
一、直线运动
【例题3】物体从高H处由静止自由落下，不计空气阻力，落至地面沙坑下h处停下，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？
H
h
G
G
f
【解析】
全过程用动能定理，得
G(H+h) – fh = 0
则
二、曲线运动
【例题4】某人从距地面25m高处水平抛出一小球，小球质量100g，出手时速度大小
为10m/s，落地时的速度大小为
16m/s，取g=10m/s2，求：
(1)人抛球时对小球做多少功？
(2)小球在空中运动时克服阻力做功多少？
v0
h
v
【解析】(1)对人抛球的过程，有
(2)对球空中运动过程，有
，则 Wf =17.2J
【例题5】如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为( )
二、曲线运动
【解析】
C
二、曲线运动
【例题6】如图，光滑水平薄板中心有一个小孔，在孔内穿过一条质量不计的细绳，绳的一端系一小球，小球以O为圆心在板上做匀速圆周运动，半径为R，此时绳的拉力为F，若逐渐增大拉力至8F，小球仍以O为圆心做半径为0.5R的匀速圆周运动，则此过程中绳的拉力做的功为多少？
F
【解析】初状态 ,
末状态 ,
由动能定理，得
三、变力做功
【例题7】质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距x，如图所示，已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为l，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧
弹力所做的功为( )
A. -μmg(x+l) B. -μmgl
C. μmgx D. μmg(x+l)
A
三、变力做功
【例题8】质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F的作用下，从平衡位置P点缓慢地移到Q点，轻绳与竖直方向的夹角为θ，则力F所做的功为( )
A. mglcos
B. mgl(1 – cos )
C. Flsin
D. Flcos
G
FT
B
三、变力做功
【例题9】如图所示，一内壁粗糙的环形细管位于竖直平面内，环的半径为R(比细管的内径大得多)，在圆管中有一个直径与内径相同的小球(可视为质点)，小球的质量为m，设某一时刻小球通过圆管的最低点时对管壁的压力大小为6mg。此后小球做
圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，
则在此过程中小球克服摩擦力所做的功是( )
A. 3mgR B. 2mgR C. mgR D. mgR/2
R
D
四、多过程问题
【例题10】如图所示，质量m＝1kg的木块静止在高h＝1.2m的平台上，木块与平台间的动摩擦因数μ＝0.2，用水平推力F＝20N，使木块产生位移l1＝3m时撤去，木块又滑行l2＝1m后飞出平台，求木块落地时速度的大小(g＝10m/s2)。
【解析】对全过程，用动能定理，得
代入数据，解得
【例题11】如图所示的轨道中的AB、CD段是光滑的，水平段BC的长度s＝5m，轨道CD足够长且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30m、h2＝1.35m。现让质量为m的小滑块自A点由静止释放。已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，
重力加速度g取10m/s2，sin37°
＝0.6，cos37°＝0.8.求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；
(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
四、多过程问题
【例题11】如图所示……
(1)小滑块第一次到达D点时
的速度大小；
【解析】(1)对小滑块A→B→C→D过程，
由动能定理，得
代入数据，得
四、多过程问题
【例题11】如图所示……
(2)小滑块第一次与第二次
通过C点的时间间隔；
【解析】(2)对小滑块A→B→C过程，由动能定理，有
，得
小滑块在CD间滑动的加速度大小 a＝gsinθ＝6m/s2
小滑块从C → D的时间
小滑块从D → C的时间 t2＝t1＝1s
则第一次与第二次通过C点的时间间隔 t＝t1＋t2＝2s
四、多过程问题
【例题11】如图所示……
(3)小滑块最终停止的位置
距B点的距离。
【解析】(3)小滑块在水平轨道上滑行的总路程为x，
对小滑块全过程，由动能定理，有
，得 x=8.6m
故小滑块最终停止的位置距B点的距离为
2s – x = 1.4m
四、多过程问题
四、多过程问题
【例题12】如图所示，倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R＝0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O点为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高。质量m＝1kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O点等高的D点。g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)若使滑块能到达C点，求滑块从A点
沿斜面滑下时的初速度v0的最小值；
(3)若滑块离开C处的速度大小为4m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t。
四、多过程问题
【例题12】如图所示，……
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
【解析】(1)滑块A→D过程中，由动能定理，有
得 μ＝0.375
四、多过程问题
【例题12】如图所示，……
(2)若使滑块能到达C点，求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值；
【解析】(2)若滑块能到达C点，由牛顿第二定律，有
当FN＝0时，滑块恰能到达C点，有
滑块从A点到C点的过程中，根据动能定理有
联立解得
四、多过程问题
【例题12】如图所示，……
(3) 若滑块离开C处的速度大小为4m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t。
【解析】(3)滑块离开C点做平抛运动，有
x＝vt，
由几何关系，得
联立以上各式整理，得
5t2＋3t－0.8＝0
解得 t＝0.2s
x
y
第八章 机械能守恒定律
第3节 动能和动能定理(习题课)
【回顾】
重力做功对应于重力势能的变化
WG＝mgh1－mgh2
重力势能
EP＝ mgh
弹力做功对应于弹性势能的变化
WF＝EP1－ EP2
弹性势能
合外力做功对应于动能的变化
动能
【习题课】动能定理的应用
动能定理
【例题1】(多选)同一物体分别从高度相同，倾角不同的光滑斜面的顶端滑到底端时，相同的物理量是( )
A.动能 B.速度
C.速率 D.重力所做的功
一、直线运动
【解析】
ACD
【例题2】物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移s1后即撤去力F ，物体继续运动一段距离后停止。整个过程的v–t图线如图所示，求推力F与阻力f的比值。
一、直线运动
F
s
s1
01234
v
t
【解法1】
对全段，有 Fs1 – fs = 0 ，s∶s1 = 4∶1
【解法2】
对F作用过程，有
对撤去F过程，有
则 F∶f = 4∶1
一、直线运动
【例题3】物体从高H处由静止自由落下，不计空气阻力，落至地面沙坑下h处停下，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？
H
h
G
G
f
【解析】
全过程用动能定理，得
G(H+h) – fh = 0
则
二、曲线运动
【例题4】某人从距地面25m高处水平抛出一小球，小球质量100g，出手时速度大小
为10m/s，落地时的速度大小为
16m/s，取g=10m/s2，求：
(1)人抛球时对小球做多少功？
(2)小球在空中运动时克服阻力做功多少？
v0
h
v
【解析】(1)对人抛球的过程，有
(2)对球空中运动过程，有
，则 Wf =17.2J
【例题5】如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为( )
二、曲线运动
【解析】
C
二、曲线运动
【例题6】如图，光滑水平薄板中心有一个小孔，在孔内穿过一条质量不计的细绳，绳的一端系一小球，小球以O为圆心在板上做匀速圆周运动，半径为R，此时绳的拉力为F，若逐渐增大拉力至8F，小球仍以O为圆心做半径为0.5R的匀速圆周运动，则此过程中绳的拉力做的功为多少？
F
【解析】初状态 ,
末状态 ,
由动能定理，得
三、变力做功
【例题7】质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距x，如图所示，已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为l，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧
弹力所做的功为( )
A. -μmg(x+l) B. -μmgl
C. μmgx D. μmg(x+l)
A
三、变力做功
【例题8】质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F的作用下，从平衡位置P点缓慢地移到Q点，轻绳与竖直方向的夹角为θ，则力F所做的功为( )
A. mglcos
B. mgl(1 – cos )
C. Flsin
D. Flcos
G
FT
B
三、变力做功
【例题9】如图所示，一内壁粗糙的环形细管位于竖直平面内，环的半径为R(比细管的内径大得多)，在圆管中有一个直径与内径相同的小球(可视为质点)，小球的质量为m，设某一时刻小球通过圆管的最低点时对管壁的压力大小为6mg。此后小球做
圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，
则在此过程中小球克服摩擦力所做的功是( )
A. 3mgR B. 2mgR C. mgR D. mgR/2
R
D
四、多过程问题
【例题10】如图所示，质量m＝1kg的木块静止在高h＝1.2m的平台上，木块与平台间的动摩擦因数μ＝0.2，用水平推力F＝20N，使木块产生位移l1＝3m时撤去，木块又滑行l2＝1m后飞出平台，求木块落地时速度的大小(g＝10m/s2)。
【解析】对全过程，用动能定理，得
代入数据，解得
【例题11】如图所示的轨道中的AB、CD段是光滑的，水平段BC的长度s＝5m，轨道CD足够长且倾角θ＝37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1＝4.30m、h2＝1.35m。现让质量为m的小滑块自A点由静止释放。已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ＝0.5，
重力加速度g取10m/s2，sin37°
＝0.6，cos37°＝0.8.求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；
(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
四、多过程问题
【例题11】如图所示……
(1)小滑块第一次到达D点时
的速度大小；
【解析】(1)对小滑块A→B→C→D过程，
由动能定理，得
代入数据，得
四、多过程问题
【例题11】如图所示……
(2)小滑块第一次与第二次
通过C点的时间间隔；
【解析】(2)对小滑块A→B→C过程，由动能定理，有
，得
小滑块在CD间滑动的加速度大小 a＝gsinθ＝6m/s2
小滑块从C → D的时间
小滑块从D → C的时间 t2＝t1＝1s
则第一次与第二次通过C点的时间间隔 t＝t1＋t2＝2s
四、多过程问题
【例题11】如图所示……
(3)小滑块最终停止的位置
距B点的距离。
【解析】(3)小滑块在水平轨道上滑行的总路程为x，
对小滑块全过程，由动能定理，有
，得 x=8.6m
故小滑块最终停止的位置距B点的距离为
2s – x = 1.4m
四、多过程问题
四、多过程问题
【例题12】如图所示，倾角为37°的粗糙斜面AB底端与半径R＝0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O点为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高。质量m＝1kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O点等高的D点。g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
(2)若使滑块能到达C点，求滑块从A点
沿斜面滑下时的初速度v0的最小值；
(3)若滑块离开C处的速度大小为4m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t。
四、多过程问题
【例题12】如图所示，……
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
【解析】(1)滑块A→D过程中，由动能定理，有
得 μ＝0.375
四、多过程问题
【例题12】如图所示，……
(2)若使滑块能到达C点，求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值；
【解析】(2)若滑块能到达C点，由牛顿第二定律，有
当FN＝0时，滑块恰能到达C点，有
滑块从A点到C点的过程中，根据动能定理有
联立解得
四、多过程问题
【例题12】如图所示，……
(3) 若滑块离开C处的速度大小为4m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t。
【解析】(3)滑块离开C点做平抛运动，有
x＝vt，
由几何关系，得
联立以上各式整理，得
5t2＋3t－0.8＝0
解得 t＝0.2s
x
y