高中物理 第四章 機械能和能源 第3-4節(jié) 勢能;動能 動能定理 4 利用動能定理巧解變力功學案 教科版必修2.doc
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高中物理 第四章 機械能和能源 第3-4節(jié) 勢能;動能 動能定理 4 利用動能定理巧解變力功學案 教科版必修2.doc
利用動能定理巧解變力功1、 考點突破:知識點考綱要求題型說明利用動能定理巧解變力功1. 熟練掌握功的計算方法;2. 掌握動能定理的解題思路;3. 掌握利用動能定理求解變力功的方法。選擇題計算題屬于高考重點,既是高頻考點同時也是高考的難點,是解決變力功問題最簡潔、最有效的方法,考查的主線是從能量觀點解決問題。二、重難點提示:重點:用動能定理求解變力功的方法。難點:區(qū)分恒力功和變力功。一、利用動能定理解決變力做功應注意的問題1. 動能定理:。 說明:動能變化涉及兩個狀態(tài),做功涉及一個過程。2. 求外力總功的方法a . 先求合外力,再求合外力做的功;b . 先求各個力做的功,再求代數(shù)和。3. 用動能定理解題的步驟:a . 選擇研究對象,明確研究過程;b. 對研究對象進行受力分析,分析各個力所做的功;c. 分析這個過程的初末兩個狀態(tài),解決初末動能問題;d . 列動能定理表達式,求解問題。二、解決變力做功的方法總結1. 與勢能相關的變力,可以由勢能的變化來求解,如彈簧彈力、萬有引力和電場力;2. 全程變力分段恒力,如滑動摩擦力和空氣阻力等;3. 利用變力對位移的平均作用力來求解,尤其是力與位移成正比時;4. 利用F-x圖象中的面積來解決;5. 利用功率來解決,比如在機車以額定功率啟動過程中牽引力的做功;6. 利用動能的變化和已知力的功來求解。例題1 如圖所示,質量為m的小球用長為L的輕質細線懸于O點,與O點處于同一水平線上的P點處有一個光滑的細釘,已知OP,在A點給小球一個水平向左的初速度v0,發(fā)現(xiàn)小球恰能到達跟P點在同一豎直線上的最高點B。求:(1)小球到達B點時的速率;(2)若不計空氣阻力,則初速度v0為多少;(3)若初速度v03,則小球在從A到B的過程中克服空氣阻力做了多少功?思路分析:(1)小球恰能到達最高點B,有mg,得vB ;(2)若不計空氣阻力,從AB由動能定理得mg(L)mvB2mv02解得v0;(3)由動能定理得mg(L)Wfmv B2mv02解得WfmgL。答案:(1)(2)(3)mgL例題2 如圖所示,一個質量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上,環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為 ?,F(xiàn)給環(huán)一個向右的初速度v0,如果環(huán)在運動過程中還受到一個方向始終豎直向上的力F的作用,已知力F= k v(k為常數(shù),v為環(huán)運動的速度),試求環(huán)在運動過程中克服摩擦力所做的功。(假設桿足夠長)思路分析:當mg=kv0時,即v0=時,環(huán)作勻速運動,Wf=0,環(huán)克服摩擦力所做的功為零;當mgkv0時,即v0時,環(huán)在運動過程中,v減少,最終環(huán)靜止,Wf=,環(huán)克服摩擦力所做的功為;當mgkv0時,即v0時,環(huán)在運動過程中,v減少,F(xiàn)減少,減少到mg=kv時,環(huán)作勻速運動,Wf=,環(huán)克服摩擦力所做的功為。答案:v0=時,環(huán)克服摩擦力所做的功為零;v0時,環(huán)克服摩擦力所做的功為;v0時,環(huán)克服摩擦力所做的功為?!疽族e警示】應用動能定理求變力做功時應注意的問題(1)所求的變力的功不一定為總功,故所求的變力的功不一定等于Ek;(2)若有多個力做功時,必須明確各個力做功的正負,待求的變力的功若為負功,可以設克服該力做功為W,則表達式中應用W;也可以設變力的功為W,則字母W本身含有負號。滿分訓練:如圖所示,一質量為m的質點在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開始自邊緣上的A點滑下,到達最低點B時,它對容器的正壓力為FN,重力加速度為g,則質點自A滑到B的過程中,摩擦力對其所做的功為()A. R(FN3mg) B. R(3mgFN)C. R(FNmg) D. R(FN2mg)思路分析:質點到達最低點B時,它對容器的正壓力為FN,根據(jù)牛頓第二定律有FNmgm,根據(jù)動能定理,質點自A滑到B的過程中有WfmgRmv2,故摩擦力對其所做的功WfRFNmgR,故A項正確。答案:A