2022年高中物理必修2第四章第三節(jié)《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》word導(dǎo)學(xué)案
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1、2022年高中物理必修2第四章第三節(jié)《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》word導(dǎo)學(xué)案 課前自主預(yù)習(xí) 1. 動(dòng)能定理: 對(duì)物體所做的功等于物體 的變化. 2.表達(dá)式:W= 或W= . 3.當(dāng)外力對(duì)物體做正功時(shí),末動(dòng)能 初動(dòng)能;當(dāng)外力對(duì)物體做負(fù)功時(shí),末動(dòng)能 初動(dòng)能. 4. 1.在離地面高為h處以初速度v0斜向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物塊,當(dāng)它落地時(shí)速度為v,用g表示重力加速度,則在此過(guò)程中,阻力對(duì)物體做的功( ) A.mgh-mv2-mv B.mgh+mv-mv2 C.m
2、v2-mv-mgh D.mgh+mv2-mv 解析:由動(dòng)能定理mgh+Wf=mv2-mv,得阻力對(duì)物體所做的功為Wf=mv2-mv-mgh. 答案:C 5.一個(gè)25 kg的小孩從高度為3 m的滑梯頂端由靜止開始滑下,滑到底端時(shí)的速度為2 m/s,g取10 m/s2,關(guān)于力對(duì)小孩做的功,以下結(jié)果正確的是( ) A.合外力做功50 J B.阻力做功500 J C.重力做功500 J D.支持力做功50 J 解析:合外力做功為W合=mv2-0=×25×22 J=50 J,重力做功為WG=mgh=25×10×3 J=750 J,又W合=WG+Wf.所以阻力做功為W
3、f=-700 J;支持力做功為WN=0. 答案:A 答案:1.合外力,動(dòng)能;2. Ek2-Ek1, ΔEk ;3.大于,小于 課堂互動(dòng)探究 知識(shí)點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)探究 新知探究 在給定的路面上,汽車的初速度越大,剎車距離也 ,摩擦力做功就 ??梢?jiàn),研究做功與動(dòng)能變化的關(guān)系,實(shí)際上就是研究力、位移、速度和質(zhì)量的關(guān)系。若利用自由落體運(yùn)動(dòng),則可利用刻度尺直接測(cè)出 ,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出各點(diǎn)的 。 答案:越大,越多,位移,瞬時(shí)速度 重點(diǎn)歸納 對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的理解 1.重力做功的特點(diǎn):重力做功只與初末位置的高度差有關(guān),即。 2.
4、動(dòng)能:物體的質(zhì)量與速度平方乘積的一半,。 3.利用物體由靜止自由下落時(shí),重力做功,動(dòng)能的變化,探究?jī)烧叩年P(guān)系。 [例1] 請(qǐng)用卷尺一把、彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè)、鋼球一個(gè)(帶小孔)、重錘、復(fù)寫紙和白紙,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),測(cè)量你水平拋出鋼球時(shí)對(duì)鋼球所做的功,并寫出實(shí)驗(yàn)步驟. 解析:用卷尺可測(cè)出鋼球拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)的水平距離和豎直高度;根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得拋出點(diǎn)的初速度;由動(dòng)能定理,可求得對(duì)鋼球所做的功. 解析:(1)將鋼球用手固定在某一位置,用力將鋼球水平推出,觀察鋼球落地點(diǎn)的大概位置; 答案:見(jiàn)解析 觸類旁通 圖4-3-1 1. (xx年佛山一中期末)某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度
5、傳感器探究“動(dòng)能定理”,如圖4-3-1所示,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。谒阶烂嫔舷嗑?0.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器記錄小車通過(guò)A、B時(shí)的速度大?。≤囍锌梢苑胖庙来a. (1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下: ①測(cè)量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量M1,把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連,正確連接所需電路; ②將小車停在C點(diǎn),然后釋放小車,小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄( ) A.細(xì)線拉力及小車通過(guò)A、B時(shí)的速度 B.鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量 C.鉤碼的質(zhì)量及小車通過(guò)A、B時(shí)
6、的速度 D.小車的質(zhì)量和細(xì)線的長(zhǎng)度 ③在小車中增加砝碼,或減少砝碼,重復(fù)步驟②的操作. (2)表1是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù),其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量m之和,|v-v|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE,F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A、B間所做的功.表格中ΔE3= ,W3= .(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 表1 數(shù)據(jù)記錄表 次數(shù) M/kg |v-v|/ (m·s-1)2 ΔE/J F/N W/J 1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200 2 0.500 1.65 0.4
7、13 0.840 0.420 3 0.500 2.40 ΔE3 1.220 W3 4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21 5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43 (3)根據(jù)表1提供的數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)趫D4-3-2中作出ΔE-W圖線. 圖4-3-2 解析:根據(jù)可得,ΔE3=0.600,根據(jù)W3=0.610. 如答圖4-3-2所示 答圖4-3-2 答案:A;ΔE3=0.600, W3=0.610.,如答圖4-3-2所示
8、 圖4-3-3 知識(shí)點(diǎn)2 合外力做功和物體動(dòng)能的變化 加圖4-3-3所示,射箭運(yùn)動(dòng)員拉弓射箭,箭在彈力作用下,獲得很大的速度射出去。在行駛中的汽車,因前方有路障而緊急剎車,汽車在阻力作用下逐漸停下來(lái)。前者有彈力對(duì)箭做功,則箭的 發(fā)生了改變, 也發(fā)生了改變;后者摩擦阻力對(duì)汽車做功,使汽車的 減小, 也減小。這兩種情況的共同特點(diǎn)是有力對(duì)物體做功,則物體的 發(fā)生變化。 答案:速度,動(dòng)能,速度,動(dòng)能,速度和動(dòng)能 重點(diǎn)歸納 對(duì)合外力做功和物體動(dòng)能的變化的理解 (1)W為物體所受外力的總功(包括物體所受
9、重力). (2)動(dòng)能定理揭示了合外力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能的變化之間的因果聯(lián)系和定量關(guān)系.定理表明,合外力對(duì)物體做了多少功,物體的動(dòng)能就增加(減少)多少.合外力做正功,物體的動(dòng)能增加;合外力做負(fù)功,物體的動(dòng)能減少. (3)適用條件:動(dòng)能定理雖然是在物體受恒力作用沿直線做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的情況下推導(dǎo)出來(lái)的,但是對(duì)于外力是變力或物體做曲線運(yùn)動(dòng),動(dòng)能定理都成立. 2.優(yōu)越性 (1)對(duì)于變力作用或曲線運(yùn)動(dòng),動(dòng)能定理提供了一種計(jì)算變力做功的簡(jiǎn)便方法.功的計(jì)算公式W=Fscos α只能求恒力做的功,不能求變力做的功,而由于動(dòng)能定理提供了一個(gè)物體的動(dòng)能變化ΔEk與合外力對(duì)物體所做功具有等量代換關(guān)系,因此
10、已知(或求出)物體動(dòng)能變化ΔEk=Ek2-Ek1,就可以間接求得變力做的功. (2)與用牛頓定律解題的比較 牛頓定律 動(dòng)能定理 不同點(diǎn) 適用條件 一般只能研究在恒力作用下物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況 對(duì)于物體在恒力或變力作用下,物體做直線或曲線運(yùn)動(dòng)均適用 應(yīng)用方法 要考慮運(yùn)動(dòng)過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié),結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題 只考慮各力的做功情況及初、末狀態(tài)的動(dòng)能 運(yùn)算方法 矢量運(yùn)算 代數(shù)運(yùn)算 相同點(diǎn) 確定研究對(duì)象,對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析 3.運(yùn)用動(dòng)能定理解題的一般步驟 (1)明確研究對(duì)象和運(yùn)動(dòng)過(guò)程. (2)分析過(guò)程中力做功情況. (3)明確初、末
11、狀態(tài)的動(dòng)能. (4)列方程,并求解. 【例2】一鉛球運(yùn)動(dòng)員,奮力一推,將8 kg的鉛球推出10 m遠(yuǎn).鉛球落地后將地面擊出一坑,有經(jīng)驗(yàn)的專家根據(jù)坑的深度形狀認(rèn)為鉛球落地的速度大約是12 m/s.若鉛球出手時(shí)的高度是2 m,求推球過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功大約是多少?(g取10 m/s2) 解:方法一:分段法 設(shè)鉛球出手時(shí)的速度大小是v0,鉛球從出手到落地這一過(guò)程中只有重力對(duì)鉛球做功,根據(jù)動(dòng)能定理有 mgh=mv2-mv 對(duì)運(yùn)動(dòng)員推鉛球的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理,推力是對(duì)鉛球的合力,則人對(duì)球做的功為 W人=mv-0=mv=mv2-mgh 代入數(shù)據(jù)解得W人=416 J. 方法二:全過(guò)程法
12、對(duì)人開始推鉛球到鉛球落地整個(gè)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得 W人+mgh=mv2 所以W人=mv2-mgh=416 J. 觸類旁通 圖4-3-4 2.如圖4-3-4所示,在高為H的平臺(tái)上以初速v0拋出一個(gè)質(zhì)量為m的小球,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)它到達(dá)離拋出點(diǎn)的豎直距離為h的B點(diǎn)時(shí),小球的動(dòng)能增量為( ) A.mv B.mv+mgh C.mgH-mgh D.mgh 解析:由動(dòng)能定理可得mgh=mv2-mv=ΔEk. 答案:D 觸類旁通 圖4-3-5 3. 一個(gè)質(zhì)量為m的小球,用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn),小球在水平拉力F作用下,從平衡
13、位置P點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn),如圖4-3-5所示,則拉力F所做的功為( ) A.mglcos θ B.Flcos θ C.mgl(1-cos θ) D.mglcos θ 解析:題中“很緩慢地移動(dòng)”的隱含條件是速度大小不變,由動(dòng)能定理有WF-mgl(1-cos θ)=0,WF=mgl(1-cos θ). 答案:C 方法技巧\易錯(cuò)易混\實(shí)驗(yàn)透視 實(shí)驗(yàn)透視 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 探究外力做功與物體動(dòng)動(dòng)能改變的定量關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)原理】 電源頻率 【實(shí)驗(yàn)器材】 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、鐵架臺(tái)、鉤碼、夾子、刻度尺、學(xué)生電源、導(dǎo)線若
14、干. 【實(shí)驗(yàn)步驟】 圖4-3-6 1. A.按圖4-3-6所示,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上,并接好電路; B.紙帶的一端用夾子固定在重錘上,另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,豎直提起紙帶使重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,用夾子把紙帶上端夾??; C.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,待穩(wěn)定后,釋放紙帶,讓重錘自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn); D.重復(fù)幾次(3~5次),挑選出點(diǎn)跡清晰的紙帶用來(lái)分析; E.在選取紙帶中,選取點(diǎn)跡間距較大的點(diǎn),并標(biāo)上0、1、2、3、4、…,量出各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離h1、h2、h3、…; F.利用公式vn=求出各點(diǎn)的速度大??; G.并求出相鄰兩點(diǎn)間重錘動(dòng)能的增量ΔEk和重錘重
15、力做的功W; H.比較重力所做的功W和動(dòng)能增量ΔEk的關(guān)系,得出結(jié)論. 2.測(cè)量與記錄 3.?dāng)?shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論 測(cè)出起始點(diǎn)O到B點(diǎn)的距離,就是物體自由下落的高度sOB。再求出O點(diǎn)和B點(diǎn)的速度(vB).,以同樣的方法得到其他點(diǎn)的瞬時(shí)速度。再驗(yàn)證這個(gè)過(guò)程是否滿足動(dòng)能定理。 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】 在誤差范圍內(nèi),重力所做的功等于物體動(dòng)能的增量. 【注意事項(xiàng)】 1.實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)記時(shí)器的安裝,兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上,以減少摩擦力. 2.實(shí)驗(yàn)時(shí),必須先接通電源,讓打點(diǎn)記時(shí)器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落. 3.打點(diǎn)記時(shí)器必須接50Hz交流低壓電源. 4.必須保留紙帶上打出點(diǎn)跡的第一點(diǎn)
16、,且第1、2點(diǎn)間距約為2mm的紙帶誤差小。 5.實(shí)驗(yàn)中,只要驗(yàn)證gh是否等于v2/2即可,不用測(cè)重錘的質(zhì)量。 6.【誤差分析】由于重錘克服阻力作功,所以動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能減少量 [例3](雙選)在用落體法探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系時(shí),下列說(shuō)法正確的是( ) A.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)選擇體積小、密度大的物體做重錘 B.在選擇紙帶時(shí),第1、2點(diǎn)間的間距要大于2 cm C.測(cè)量下落的高度不一定從起點(diǎn)量起 D.紙帶越長(zhǎng)越好 解析:運(yùn)用落體法探究外力做功與動(dòng)能變化關(guān)系時(shí),合外力認(rèn)為是重力,因?yàn)榭諝庾枇h(yuǎn)小于重力,A選項(xiàng)正確;在理想情況下,重錘做自由落體運(yùn)動(dòng),s12=g
17、t2=×10×0.022 m=2 mm,因而第1、2點(diǎn)間距近似等于2 mm的紙帶較理想;在數(shù)據(jù)處理中運(yùn)用v=分別求出任意兩點(diǎn)的速度(一般情況下適當(dāng)選取間距較大的兩點(diǎn))及兩點(diǎn)間距即可;紙帶適量長(zhǎng)度即可. 答案:AC 觸類旁通 4. (雙選)某同學(xué)想利用自由落體運(yùn)動(dòng)研究“外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”,實(shí)驗(yàn)中下列四組物理量中需要直接或間接測(cè)量的量有( ) A.重錘的質(zhì)量 B.重力加速度 C.重錘下落的高度 D.與重錘下落高度對(duì)應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度 解析:物體受力不變,可以利用下降高度關(guān)系代表功的關(guān)系,所以必須測(cè)量下落高度,再利用下落高度計(jì)算對(duì)應(yīng)各點(diǎn)瞬時(shí)速度,故選項(xiàng)C、D對(duì),
18、A、B錯(cuò). 答案:CD 隨堂練習(xí) 一、單項(xiàng)選擇題 1. 1.在離地面高為h處以初速度v0斜向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物塊,當(dāng)它落地時(shí)速度為v,用g表示重力加速度,則在此過(guò)程中,阻力對(duì)物體做的功( ) A.mgh-mv2-mv B.mgh+mv-mv2 C.mv2-mv-mgh D.mgh+mv2-mv 解析:由動(dòng)能定理mgh+Wf=mv2-mv,得阻力對(duì)物體所做的功為Wf=mv2-mv-mgh. 答案:C 2.一個(gè)25 kg的小孩從高度為3 m的滑梯頂端由靜止開始滑下,滑到底端時(shí)的速度為2 m/s,g取10 m/s2,關(guān)于力對(duì)小孩做的功,以下結(jié)果正確的是(
19、 ) A.合外力做功50 J B.阻力做功500 J C.重力做功500 J D.支持力做功50 J 解析:合外力做功為W合=mv2-0=×25×22 J=50 J,重力做功為WG=mgh=25×10×3 J=750 J,又W合=WG+Wf.所以阻力做功為Wf=-700 J;支持力做功為WN=0. 答案:A 3.靜止在光滑水平面上的物體在恒力F作用下,前半段時(shí)間動(dòng)能變化了ΔEk1,后半段時(shí)間動(dòng)能變化了ΔEk2,則ΔEk1∶ΔEk2為( ) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 解析:由WF=ΔEk有Fs1∶Fs2=ΔEk1∶ΔEk2,而s1∶s2
20、=1∶3,所以=. 答案:C 二.雙項(xiàng)選擇題 4.質(zhì)量為m的物體,受到水平拉力F作用,在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( ) A.如果物體做加速運(yùn)動(dòng),則拉力F一定對(duì)物體做正功 B.如果物體做減速運(yùn)動(dòng),則拉力F一定對(duì)物體做正功 C.如果物體做減速運(yùn)動(dòng),則拉力F一定對(duì)物體做負(fù)功 D.如果物體做勻速運(yùn)動(dòng),則拉力F一定對(duì)物體做正功 解析:判斷一個(gè)力對(duì)物體做正功還是負(fù)功,主要看F與s之間的夾角.物體做加速、勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)與s同方向,一定做正功.物體做減速運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)可能與s同向,也可能與s反向,可能做正功或負(fù)功. 答案:AD 5. 下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、
21、合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系,正確的是( ) A.如果物體所受合外力為零,則合外力對(duì)物體做的功一定為零 B.如果合外力對(duì)物體所做的功為零,則合外力不一定為零 C.物體在合外力作用下做變速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能一定發(fā)生變化 D.物體的動(dòng)能不變,所受合外力一定為零 解析:如果合外力做的功為零,但合外力不一定為零.可能物體的合外力和運(yùn)動(dòng)方向垂直而不做功,B選項(xiàng)正確.物體做變速運(yùn)動(dòng)可能是速度方向變化而速度大小不變.所以,做變速運(yùn)動(dòng)的物體,動(dòng)能可能不變,C選項(xiàng)錯(cuò).物體動(dòng)能不變,只能說(shuō)合外力不做功,但合外力不一定為零,D選項(xiàng)錯(cuò). 答案: AB 課后鞏固提升 一、單項(xiàng)選擇題 1.關(guān)于功
22、和物體動(dòng)能變化的關(guān)系,下列說(shuō)法不正確的是( ) A.有力對(duì)物體做功,物體的動(dòng)能就會(huì)變化 B.合力不做功,物體動(dòng)能不改變 C.合力對(duì)物體做正功,物體的動(dòng)能一定增加 D.所有外力做功的代數(shù)和為負(fù)值,則物體動(dòng)能減少 解析:由動(dòng)能定理W合=ΔEk,可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 答案:A 2.一物體速度由零增大到v,再?gòu)膙增大到2v,外力做功分別為W1和W2,則W1和W2的關(guān)系正確的是( ) A.W1=W2 B.W2=2W1 C.W2=3W1 D.W2=4W1 解析:由W=ΔEk,得W1=mv2,W2=m(2v)2-mv2=3×mv2=3W1. 答案:C 3.物體A和B質(zhì)量
23、相等,A置于光滑的水平面上,B置于粗糙的水平面上,開始時(shí)都處于靜止?fàn)顟B(tài),在相同的水平力F作用下移動(dòng)相同的位移,則( ) A.力F對(duì)A做功較多,A的動(dòng)能較大 B.力F對(duì)B做功較多,B的動(dòng)能較大 C.力F對(duì)A和B做功相同,A和B的動(dòng)能相同 D.力F對(duì)A和B做功相同,但A的動(dòng)能較大 解析:由可知力F對(duì)A、B做功相同,但B有摩擦阻力做負(fù)功,由可知A的動(dòng)能比較大,故答案選D。 答案:D 4.一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升1 m,這時(shí)物體的速度為2 m/s,g取10 m/s2,則下列說(shuō)法不正確的是( ) A.手對(duì)物體做功12 J B.合外力對(duì)物體做功12 J
24、 C.合外力對(duì)物體做功2 J D.物體克服重力做功10 J 解析:,且知道速度為2 m/s,可知手對(duì)物體做功為22J,合外力做功為12J.故答案B正確。 答案:B 二、雙項(xiàng)選擇題 5. 5.水平光滑地面上放著質(zhì)量為0.5 kg的足球,一小孩用10 N力踢球,使球沿水平面向前運(yùn)動(dòng)了2 m,速度大小為6 m/s,與豎直墻壁碰撞,撞后小球沿相反方向以大小相等的速度反彈回來(lái),下列說(shuō)法正確的是( ) A.小孩對(duì)球做的功為20 J B.小孩對(duì)球做功為9 J C.墻對(duì)小球做的功為0 D.墻對(duì)小球做功為18 J 解析:小球的末動(dòng)能,可知小孩對(duì)球做功為9J,答案B正確;小
25、球撞墻后動(dòng)能大小沒(méi)有改變,故墻對(duì)球做功為零,答案C正確。 答案:BC 6.關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力做的功和運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的變化,下列說(shuō)法正確的是( ) A.運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零,合力必做功,則物體的動(dòng)能一定變化 B.運(yùn)動(dòng)物體所受合力為零,則物體的動(dòng)能一定不變 C.運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能保持不變,則物體所受合力必為零 D.運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零,則該物體一定做變速運(yùn)動(dòng) 解析:當(dāng)合外力與位移的方向垂直,則合外力不做功,故答案A、C錯(cuò)誤;合外力為零時(shí),合外力做功也時(shí)刻為零,故答案B正確;合外力不為零速度一定發(fā)生改變,故答案D正確。 答案:BD 7.質(zhì)量不同而具有相同動(dòng)能的兩個(gè)
26、物體,在動(dòng)摩擦因數(shù)相同的水平面上滑行到停止,則( ) A.質(zhì)量大的物體滑動(dòng)距離大 B.質(zhì)量大的物體滑行距離小 C.質(zhì)量大的物體做功多 D.它們運(yùn)動(dòng)的加速度一樣大 解析:由動(dòng)能定理有-μmgs=0-Ek,則s=,知B正確;由μmg=ma得a=μg知D正確. 答案:BD 8.物體以初速度v0從斜面底端沿斜面向上滑,滑到一定高度后又沿斜面下滑,最后回到底端,在此過(guò)程中,以下判斷正確的是( ) A.在上滑和下滑兩過(guò)程中,物體克服摩擦力做的功一樣多 B.在上滑過(guò)程中動(dòng)能的減少等于下滑過(guò)程中動(dòng)能的增加 C.在上滑過(guò)程中克服重力做的功等于下滑過(guò)程中重力做的功 D.上
27、滑時(shí)間比下滑時(shí)間長(zhǎng) 解析:上滑和下滑的過(guò)程中,摩擦力大小相等,位移大小也相同,且摩擦力和位移的方向均相反,故知答案A正確;上滑的過(guò)程中要克服摩擦力和重力做功,下滑過(guò)程中重力做正功但摩擦力仍做負(fù)功,上滑和下滑過(guò)程的高度差相等,故克服重力做的功和重力做的功相等;可知答案B錯(cuò)誤,答案C正確;上滑的平均速度大,故時(shí)間短,答案D錯(cuò)誤。 答案:AC 9.質(zhì)量為m的物體從距地面h高處由靜止開始以加速度a=豎直下落到地面,在這個(gè)過(guò)程中( ) A.物體的動(dòng)能增加mgh B.物體的重力勢(shì)能減少mgh C.物體的動(dòng)能增加mgh D.物體的重力勢(shì)能減小mgh 解析:由W=mah=mv2可知A
28、選項(xiàng)正確,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;題中所示的過(guò)程中重力做功為mgh,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確. 答案:AD 三.非選擇題 10. 如圖4-3-7所示的凹形場(chǎng)地,兩端是半徑為L(zhǎng)的光滑圓弧面,中間長(zhǎng)為4L的粗糙水平面.質(zhì)量為3m的滑塊乙開始停在水平面的中點(diǎn)O處,質(zhì)量為m的滑塊甲從光滑圓弧面頂端A處無(wú)初速度滑下,進(jìn)入水平面內(nèi)并與乙發(fā)生碰撞,碰后以碰前一半的速度反彈.已知甲、乙與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2,且μ1=2μ2,甲、乙的體積大小忽略不計(jì).求甲與乙碰撞前甲的速度. 圖4-3-7 解:設(shè)甲到達(dá)O處與乙碰撞前的速度為v甲,由動(dòng)能定理: m甲gL-μ
29、1m甲g·2L=m甲v 得v甲=. 圖4-3-8 11.如圖4-3-8所示,用拉力F使一個(gè)質(zhì)量為m的木箱由靜止開始在水平地面上移動(dòng)了l,拉力F跟木箱前進(jìn)方向的夾角為α,木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求木箱獲得的速度. 答圖4-3-8 解:對(duì)物體進(jìn)行受力分析,受到豎直向下的重力mg、垂直地面的支持力FN、拉力F和水平向左的摩擦力Ff,如答圖4-3-8所示. 由動(dòng)能定理: Flcos α-Ffl=mv2-0 而Ff=μ(mg-Fsin α) 圖4-3-9 聯(lián)立解得v=. 12.如圖4-3-9所示,物體由靜止自由下落高度H后陷入一沙坑中,陷入深度為h,不考慮空氣阻力.問(wèn):物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍? 解:方法一:分段法 物體運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)過(guò)程,先做自由落體運(yùn)動(dòng),然后做勻減速運(yùn)動(dòng).設(shè)物體落至地面時(shí)速度為v,對(duì)自由落體過(guò)程由動(dòng)能定理可得mgH=mv2 ① 第二個(gè)過(guò)程中物體受重力和阻力作用,同理可得 mgh-fh=0-mv2 ② 由式①②可得==1+ 方法二:整過(guò)程法 對(duì)全過(guò)程進(jìn)行分析,由于物體的初、末動(dòng)能均為零,即其動(dòng)能不發(fā)生變化,由動(dòng)能定理可知,重力對(duì)物體做的功與物體克服阻力做的功相等,有mg(H+h)=fh 所以==1+ 所以物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的1+倍.
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