物理人教版（2019）必修第二册8.3.3动能定理在多过程问题中的应用（共30张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册8.3.3动能定理在多过程问题中的应用（共30张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 17.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-11-18 14:11:20 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
动能定理在多过程问题中的应用
2020.1浙江选考
2020.7 浙江选考
2021.1 浙江选考
2021.7浙江选考
第20题
高中物理必修第二册课件
2022.1浙江选考
2022.6浙江选考
2023.1浙江选考
2023.6浙江选考
高中物理必修第二册课件
2024.1浙江选考
高中物理必修第二册课件
常见多过程问题
高中物理必修第二册课件
第一步：确定研究对象和研究过程。
第二步：确定研究过程中的初动能，末动
能，动能的变化量
第三步：对研究物体受力分析，明确各个
力做功情况，写出W合表达式
第四步：利用动能定理列式求解。
Ek
高中物理必修第二册课件
解题步骤
W合= Ek=
1.滑草场滑道模型
高中物理必修第二册课件
高中物理必修第二册课件
例题1如图所示AB为 圆弧轨道，半径为R=0.8m,BC是
水平轨道，长S=3m,BC处的动摩擦因数为μ= ，今有
质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止。
g取10 m/s2，求
（1）物体在AB段克服阻力所做的功为多少？
（2）物体下滑到B点时对圆弧轨道的压力多大？
2.U型槽模型
高中物理必修第二册课件
例题2 如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C为水平的，其距离d=0.50m盆边缘的高度为h=0.30m.在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑.已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为（ ）
A.0.50m B.0.25m C.0.10m D.0
高中物理必修第二册课件
高中物理必修第二册课件
（2024浙江第20题选考改编）. 某固定装置的竖直截面如图所示，由倾角 的直轨道AB，半径R=1m的圆弧轨道BCD，长度L=1.25m、倾角为θ的直轨道DE，半径为R、圆心角为θ的圆弧管道EF组成，轨道间平滑连接。质量m=0.5kg的小物块a从轨道上高度为h静止释放，经圆弧轨道BCD滑上轨道DE，小物块a在DE段运动时动摩擦因数μ=0.25，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（其它轨道均光滑，小物块a视为质点，不计空气阻力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）
（1）若h=0.8m时，求小物块①第一次经过C点的向心加速度大小；
②在DE上经过的总路程；
（2）若h=1.6m时，小物块a经过F对轨道的压力是多少。
高中物理必修第二册课件
3.过山车模型
高中物理必修第二册课件
例4如图甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图乙所示的模型.倾角为45°的直轨道AB、半径R＝10 m的光滑竖直圆轨道和倾角为37°的直轨道EF，分别通过水平光滑衔接轨道BC、C′E平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接，EG间的水平距离l＝40 m.现有质量m＝500 kg的过山车，从高h＝40 m处的A点由静止下滑，经BCDC′EF最终停在G点.过山车与轨道AB、EF间的动摩擦因数均为μ1＝0.2，与减速直轨道FG间的动摩擦因数μ2＝0.75.过山车可视为质点，运动中
不脱离轨道，g取10 m/s2.求：
高中物理必修第二册课件
(1)过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；
(2)过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力大小；
由牛顿第三定律知，过山车在D点对轨道的作用力大小为7×103 N
高中物理必修第二册课件
(3)减速直轨道FG的长度x.
(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
全程应用动能定理
解得x＝30 m.
高中物理必修第二册课件
课堂小结
动能定理在多过程的应用
多过程问题优先考虑动能定理。
尤其是两头速度为零，但是中间过程比较复杂！
W合= Ek=
高中物理必修第二册课件
1.运用动能定理解决多过程问题，有两种思路：
(1)可分段应用动能定理求解；
(2)全过程应用动能定理：所求解的问题不涉及中间的速度时，全过程应用动能定理求解更简便.
2.全过程列式时，涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时，要注意它们的特点.
(1)重力、弹簧弹力做功取决于物体的初、末位置，与路径无关.
(2)大小恒定的阻力或摩擦力做功的数值等于力的大小与路程的乘积.
高中物理必修第二册课件
杨绛的“人生没有如果，只有后果和结果”这句话警示人们要珍惜现在，努力把握好每一个时刻，不要让过去的遗憾和未来的忧虑干扰到当下的幸福。
心灵启迪
高中物理必修第二册课件
跟进训练1.如图所示，物块(可视为质点)以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动恰好到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为(重力加速度为g，水平轨道与斜轨道平滑连接)
√
高中物理必修第二册课件
跟进训练2
2.(动能定理在往复运动中的应用)(2020·浙江高三开学考试)如图4所示，有一圆弧形的槽ABC，槽底B放在水平地面上，槽的两侧A、C与光滑斜坡aa′、bb′分别相切，相切处a、b位于同一水平面内，距水平地面高度为h.一质量为m的小物块从斜坡aa′上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，到达b处后沿斜坡bb′向上滑行，到达的最高处距水平面ab的高度为h，若槽内的动摩擦因数处处相同，不考虑空气阻力，且重力加速度为g，则
A.小物块第一次从a处运动到b处的过程中克服摩擦力做功mgh
B.小物块第一次经过B点时的动能等于2.5mgh
C.小物块第二次运动到a处时速度为零
D.经过足够长的时间后，小物块最终一定停在B处
√
图4
2
3
高中物理必修第二册课件
解析 在第一次运动过程中，小物块克服摩擦力做功，根据动能定理可知mgh－Wf＝0－0，解得Wf＝mgh，故A正确；
2
3
高中物理必修第二册课件
由于在AC段，小物块与轨道间有摩擦力，故小物块在某一位置的速度大小要减小，故与轨道间的摩擦力减小，第二次在AC段运动时克服摩擦力做功比第一次要少，故第二次到达a(A)点时，有一定的速度，故C错误；
由于在AC段存在摩擦力，故小物块可能在B点两侧某一位置处于静止状态，故D错误.
高中物理必修第二册课件
跟进训练3 如图3所示，竖直面内有一粗糙斜面AB，BCD部分是一个光滑的圆弧面，C为圆弧的最低点，AB正好是圆弧在B点的切线，圆心O与A、D点在同一高度，θ＝37°，圆弧面的半径R＝3.6 m，一滑块质量m＝5 kg，与AB斜面间的动摩擦因数μ＝0.45，将滑块从A点由静止释放(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2).求在此后的运动过程中：
(1)滑块在AB段上运动的总路程；
图3
答案 8 m
高中物理必修第二册课件
解析 由题意可知斜面AB与水平面的夹角为θ＝37°，
知mgsin θ>μmgcos θ，
故滑块最终不会停留在斜面上，
由于滑块在AB段受摩擦力作用，
则滑块做往复运动的高度将越来越低，
最终以B点为最高点在光滑的圆弧面上往复运动.
设滑块在AB段上运动的总路程为s，
滑块在AB段上所受摩擦力大小Ff＝μFN＝μmgcos θ，
从A点出发到最终以B点为最高点做往复运动，
高中物理必修第二册课件
(2)在滑块运动过程中，C点受到的压力的最大值和最小值.
答案 102 N 70 N
高中物理必修第二册课件
解析 滑块第一次过C点时，速度最大，设为v1，分析受力知此时滑块所受轨道支持力最大，设为Fmax，
解得Fmax＝102 N.
滑块以B为最高点做往复运动的过程中过C点时，速度最小，设为v2，此时滑块所受轨道支持力最小，设为Fmin，从B 到C的过程，
解得Fmin＝70 N，
根据牛顿第三定律可知C点受到的压力最大值为102 N，最小值为70 N.
高中物理必修第二册课件
（2023年1月浙江选考20.） 一游戏装置竖直截面如图所示，该装置由固定在水平地面上倾角θ=370的直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE，倾角θ=370的直轨道EF、水平直轨道FG组成，除FG段外各段轨道均光滑，且各处平滑连接。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B（E）处．凹槽GHIJ底面HI水平光滑，上面放有一无动力摆渡车，并紧靠在竖直侧壁GH处，摆渡车上表面与直轨道FG、平台JK位于同一水平面。已知螺旋圆形轨道半径R=0.5m，B点高度为1.2R，FG长度LFG=2.5m，HI长度L0=9m，摆渡车长度L=3m、质量m=1kg。将一质量也为m的滑块从倾斜轨道上高度h=2.3m处静止释放，滑块在FG段运动时的阻力为其重力的0.2倍。（摆渡车碰到竖直侧壁IJ立即静止，滑块视为质点，不计空气阻力，，）
（1）求滑块过C点的速度大小VC和轨道对滑块的作用力大小FC；
（2）摆渡车碰到IJ前，滑块恰好不脱离摆渡车，求滑块与摆渡车之间的动摩擦因数μ；
（3）在（2）的条件下，求滑块从G到J所用的时间。
THANK YOU
动能定理在多过程问题中的应用
2020.1浙江选考
2020.7 浙江选考
2021.1 浙江选考
2021.7浙江选考
第20题
高中物理必修第二册课件
2022.1浙江选考
2022.6浙江选考
2023.1浙江选考
2023.6浙江选考
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2024.1浙江选考
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常见多过程问题
高中物理必修第二册课件
第一步：确定研究对象和研究过程。
第二步：确定研究过程中的初动能，末动
能，动能的变化量
第三步：对研究物体受力分析，明确各个
力做功情况，写出W合表达式
第四步：利用动能定理列式求解。
Ek
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解题步骤
W合= Ek=
1.滑草场滑道模型
高中物理必修第二册课件
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例题1如图所示AB为 圆弧轨道，半径为R=0.8m,BC是
水平轨道，长S=3m,BC处的动摩擦因数为μ= ，今有
质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止。
g取10 m/s2，求
（1）物体在AB段克服阻力所做的功为多少？
（2）物体下滑到B点时对圆弧轨道的压力多大？
2.U型槽模型
高中物理必修第二册课件
例题2 如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C为水平的，其距离d=0.50m盆边缘的高度为h=0.30m.在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑.已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为（ ）
A.0.50m B.0.25m C.0.10m D.0
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（2024浙江第20题选考改编）. 某固定装置的竖直截面如图所示，由倾角 的直轨道AB，半径R=1m的圆弧轨道BCD，长度L=1.25m、倾角为θ的直轨道DE，半径为R、圆心角为θ的圆弧管道EF组成，轨道间平滑连接。质量m=0.5kg的小物块a从轨道上高度为h静止释放，经圆弧轨道BCD滑上轨道DE，小物块a在DE段运动时动摩擦因数μ=0.25，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（其它轨道均光滑，小物块a视为质点，不计空气阻力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）
（1）若h=0.8m时，求小物块①第一次经过C点的向心加速度大小；
②在DE上经过的总路程；
（2）若h=1.6m时，小物块a经过F对轨道的压力是多少。
高中物理必修第二册课件
3.过山车模型
高中物理必修第二册课件
例4如图甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图乙所示的模型.倾角为45°的直轨道AB、半径R＝10 m的光滑竖直圆轨道和倾角为37°的直轨道EF，分别通过水平光滑衔接轨道BC、C′E平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接，EG间的水平距离l＝40 m.现有质量m＝500 kg的过山车，从高h＝40 m处的A点由静止下滑，经BCDC′EF最终停在G点.过山车与轨道AB、EF间的动摩擦因数均为μ1＝0.2，与减速直轨道FG间的动摩擦因数μ2＝0.75.过山车可视为质点，运动中
不脱离轨道，g取10 m/s2.求：
高中物理必修第二册课件
(1)过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；
(2)过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力大小；
由牛顿第三定律知，过山车在D点对轨道的作用力大小为7×103 N
高中物理必修第二册课件
(3)减速直轨道FG的长度x.
(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
全程应用动能定理
解得x＝30 m.
高中物理必修第二册课件
课堂小结
动能定理在多过程的应用
多过程问题优先考虑动能定理。
尤其是两头速度为零，但是中间过程比较复杂！
W合= Ek=
高中物理必修第二册课件
1.运用动能定理解决多过程问题，有两种思路：
(1)可分段应用动能定理求解；
(2)全过程应用动能定理：所求解的问题不涉及中间的速度时，全过程应用动能定理求解更简便.
2.全过程列式时，涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时，要注意它们的特点.
(1)重力、弹簧弹力做功取决于物体的初、末位置，与路径无关.
(2)大小恒定的阻力或摩擦力做功的数值等于力的大小与路程的乘积.
高中物理必修第二册课件
杨绛的“人生没有如果，只有后果和结果”这句话警示人们要珍惜现在，努力把握好每一个时刻，不要让过去的遗憾和未来的忧虑干扰到当下的幸福。
心灵启迪
高中物理必修第二册课件
跟进训练1.如图所示，物块(可视为质点)以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动恰好到高为h的B点后自动返回，其返回途中仍经过A点，则经过A点的速度大小为(重力加速度为g，水平轨道与斜轨道平滑连接)
√
高中物理必修第二册课件
跟进训练2
2.(动能定理在往复运动中的应用)(2020·浙江高三开学考试)如图4所示，有一圆弧形的槽ABC，槽底B放在水平地面上，槽的两侧A、C与光滑斜坡aa′、bb′分别相切，相切处a、b位于同一水平面内，距水平地面高度为h.一质量为m的小物块从斜坡aa′上距水平面ab的高度为2h处沿斜坡自由滑下，并自a处进入槽内，到达b处后沿斜坡bb′向上滑行，到达的最高处距水平面ab的高度为h，若槽内的动摩擦因数处处相同，不考虑空气阻力，且重力加速度为g，则
A.小物块第一次从a处运动到b处的过程中克服摩擦力做功mgh
B.小物块第一次经过B点时的动能等于2.5mgh
C.小物块第二次运动到a处时速度为零
D.经过足够长的时间后，小物块最终一定停在B处
√
图4
2
3
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解析 在第一次运动过程中，小物块克服摩擦力做功，根据动能定理可知mgh－Wf＝0－0，解得Wf＝mgh，故A正确；
2
3
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由于在AC段，小物块与轨道间有摩擦力，故小物块在某一位置的速度大小要减小，故与轨道间的摩擦力减小，第二次在AC段运动时克服摩擦力做功比第一次要少，故第二次到达a(A)点时，有一定的速度，故C错误；
由于在AC段存在摩擦力，故小物块可能在B点两侧某一位置处于静止状态，故D错误.
高中物理必修第二册课件
跟进训练3 如图3所示，竖直面内有一粗糙斜面AB，BCD部分是一个光滑的圆弧面，C为圆弧的最低点，AB正好是圆弧在B点的切线，圆心O与A、D点在同一高度，θ＝37°，圆弧面的半径R＝3.6 m，一滑块质量m＝5 kg，与AB斜面间的动摩擦因数μ＝0.45，将滑块从A点由静止释放(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2).求在此后的运动过程中：
(1)滑块在AB段上运动的总路程；
图3
答案 8 m
高中物理必修第二册课件
解析 由题意可知斜面AB与水平面的夹角为θ＝37°，
知mgsin θ>μmgcos θ，
故滑块最终不会停留在斜面上，
由于滑块在AB段受摩擦力作用，
则滑块做往复运动的高度将越来越低，
最终以B点为最高点在光滑的圆弧面上往复运动.
设滑块在AB段上运动的总路程为s，
滑块在AB段上所受摩擦力大小Ff＝μFN＝μmgcos θ，
从A点出发到最终以B点为最高点做往复运动，
高中物理必修第二册课件
(2)在滑块运动过程中，C点受到的压力的最大值和最小值.
答案 102 N 70 N
高中物理必修第二册课件
解析 滑块第一次过C点时，速度最大，设为v1，分析受力知此时滑块所受轨道支持力最大，设为Fmax，
解得Fmax＝102 N.
滑块以B为最高点做往复运动的过程中过C点时，速度最小，设为v2，此时滑块所受轨道支持力最小，设为Fmin，从B 到C的过程，
解得Fmin＝70 N，
根据牛顿第三定律可知C点受到的压力最大值为102 N，最小值为70 N.
高中物理必修第二册课件
（2023年1月浙江选考20.） 一游戏装置竖直截面如图所示，该装置由固定在水平地面上倾角θ=370的直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE，倾角θ=370的直轨道EF、水平直轨道FG组成，除FG段外各段轨道均光滑，且各处平滑连接。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B（E）处．凹槽GHIJ底面HI水平光滑，上面放有一无动力摆渡车，并紧靠在竖直侧壁GH处，摆渡车上表面与直轨道FG、平台JK位于同一水平面。已知螺旋圆形轨道半径R=0.5m，B点高度为1.2R，FG长度LFG=2.5m，HI长度L0=9m，摆渡车长度L=3m、质量m=1kg。将一质量也为m的滑块从倾斜轨道上高度h=2.3m处静止释放，滑块在FG段运动时的阻力为其重力的0.2倍。（摆渡车碰到竖直侧壁IJ立即静止，滑块视为质点，不计空气阻力，，）
（1）求滑块过C点的速度大小VC和轨道对滑块的作用力大小FC；
（2）摆渡车碰到IJ前，滑块恰好不脱离摆渡车，求滑块与摆渡车之间的动摩擦因数μ；
（3）在（2）的条件下，求滑块从G到J所用的时间。
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