高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第3-4節(jié) 勢(shì)能；動(dòng)能 動(dòng)能定理 5 動(dòng)能定理與圖象的綜合應(yīng)用學(xué)案 教科版必修2.doc

動(dòng)能定理與圖象的綜合應(yīng)用一、考點(diǎn)突破：考點(diǎn)考綱要求題型說明動(dòng)能定理與圖象的綜合應(yīng)用1. 進(jìn)一步理解動(dòng)能定理，提高分析問題和解決問題的能力。 2. 會(huì)應(yīng)用動(dòng)能定理解決運(yùn)動(dòng)圖象的相關(guān)問題。 選擇題計(jì)算題本知識(shí)綜合性較強(qiáng)，是高考考查學(xué)生綜合分析能力的知識(shí)點(diǎn)，涵蓋的知識(shí)點(diǎn)廣泛，既考查動(dòng)能定理的靈活應(yīng)用，同時(shí)還考查對(duì)圖象的識(shí)別及運(yùn)用圖象解決問題的能力。二、重難點(diǎn)提示： 重點(diǎn)：利用動(dòng)能定理分析解決問題的能力，還原圖象描述的物理情景。難點(diǎn)：圖象的識(shí)別以及物理情景的還原。1、 動(dòng)能定理中和圖象相關(guān)的物理量在動(dòng)能定理的表達(dá)式中，。1. F合x圖象在此圖象中圖線和x軸圍成的面積表示功，要注意區(qū)分是合力功還是某個(gè)力的功，在應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)是不同的。 2. vt圖象若給出了vt關(guān)系的圖象，則可求： （1）可求不同時(shí)刻的動(dòng)能；（2）兩個(gè)狀態(tài)之間物體發(fā)生的位移；（3）物體所受合外力的大小或變化情況（斜率表示加速度，定性反應(yīng)合力的變化情況）。3. vx圖象若知vx圖象，則可得不同位置的速度或動(dòng)能以及兩位置之間的位移。4. Ekx圖象若知Ekx圖象，則可得不同位置的動(dòng)能，同時(shí)斜率表示合外力，根據(jù)斜率的變化情況可知物體運(yùn)動(dòng)情況。二、動(dòng)能定理和圖象結(jié)合的題型分類1. 根據(jù)已知圖象給出的信息，利用動(dòng)能定理解決問題；2. 給出具體的物理情景，要求判斷某些物理量隨另一物理量的變化圖象。3、 利用動(dòng)能定理解決圖象問題時(shí)的注意事項(xiàng)1. 正確識(shí)別圖象，要注意圖象的六要素：軸、線、斜率、面積、截距、特殊點(diǎn)；2. 解決此類問題的關(guān)鍵是：表達(dá)式和圖象對(duì)應(yīng)。例題1 小軍看到打樁機(jī)，對(duì)打樁機(jī)的工作原理產(chǎn)生了興趣。他構(gòu)建了一個(gè)打樁機(jī)的簡(jiǎn)易模型，如圖甲所示。他設(shè)想，用恒定大小的拉力F拉動(dòng)繩端B，使物體從A點(diǎn)（與釘子接觸處）由靜止開始運(yùn)動(dòng)，上升一段高度后撤去F，物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)后自由下落并撞擊釘子，將釘子打入一定深度。按此模型分析，若物體質(zhì)量m1 kg，上升了1 m高度時(shí)撤去拉力，撤去拉力前物體的動(dòng)能Ek與上升高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示。（g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力） （1）求物體上升到0.4 m高度處F的瞬時(shí)功率；（2）若物體撞擊釘子后瞬間彈起，且使其不再落下，釘子獲得20 J的動(dòng)能向下運(yùn)動(dòng)。釘子總長為10 cm。撞擊前插入部分可以忽略，不計(jì)釘子重力。已知釘子在插入過程中所受阻力Ff與深度x的關(guān)系圖象如圖丙所示，求釘子能夠插入的最大深度。思路分析：審題突破Ekh圖象中斜率表示物體所受合外力；計(jì)算瞬時(shí)功率用公式PFv，其中v為瞬時(shí)速度；當(dāng)力隨位移均勻變化時(shí)可用Wx計(jì)算變力的功。 （1）撤去F前，根據(jù)動(dòng)能定理，有（Fmg）hEk0由題圖乙得，斜率為kFmg20 N得F30 N又由題圖乙得，h0.4 m時(shí)，Ek8 J，則v4 m/sPFv120 W；（2）碰撞后，對(duì)釘子應(yīng)用動(dòng)能定理有x0Ek已知Ek20 J又由題圖丙得k105 N/m解得：x0.02 m。答案：（1）120 W（2）0.02 m例題2 隨著中國首艘航母“遼寧號(hào)”的下水，同學(xué)們對(duì)艦載機(jī)的起降產(chǎn)生了濃厚的興趣。下面是小聰編制的一道艦載機(jī)降落的題目，請(qǐng)你閱讀后求解。（1）假設(shè)質(zhì)量為m的艦載機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在水平地面跑道上降落，觸地瞬間的速度為v0（水平），在跑道上滑行的vt圖象如圖所示。求艦載機(jī)滑行的最大距離和滑行時(shí)受到的平均阻力大小；（2）航母可以通過設(shè)置阻攔索來增大對(duì)艦載機(jī)的阻力。現(xiàn)讓該艦載機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在靜止于海面上的航母水平甲板上降落，若它接觸甲板瞬間的速度仍為v0（水平），在甲板上的運(yùn)動(dòng)可以看作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在甲板上滑行的最大距離是在水平地面跑道上滑行的最大距離的。求該艦載機(jī)在航母上滑行時(shí)受到的平均阻力大?。ńY(jié)果用m、v0、t0表示）。思路分析：（1）由題圖，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得最大距離為xv0t0由動(dòng)能定理有Ffx0mv解得阻力Ff；（2）最大距離xxv0t0由動(dòng)能定理有x0mv聯(lián)立解得答案：（1） v0t0（2） 例題3 光滑水平面上靜止的物體，受到一個(gè)水平拉力作用開始運(yùn)動(dòng)，拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，用Ek、v、x、P分別表示物體的動(dòng)能、速度、位移和拉力F的功率，下列四個(gè)圖象分別定性描述了這些物理量隨時(shí)間變化的情況，其中正確的是（）思路分析：由于拉力F恒定，所以物體有恒定的加速度a，則vat，即v與t成正比，選項(xiàng)B正確；由PFvFat可知，P與t成正比，選項(xiàng)D正確；由xat2可知x與t2成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知EkFxFat2，Ek與t2成正比，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。答案：BD知識(shí)脈絡(luò)：滿分訓(xùn)練：質(zhì)量為10 kg的物體，在變力F作用下沿x軸做直線運(yùn)動(dòng)，力隨坐標(biāo)x的變化情況如圖所示。物體在x0處，速度為1 m/s，一切摩擦不計(jì)，則物體運(yùn)動(dòng)到x16 m處時(shí)，速度大小為（）A. 2 m/s B. 3 m/s C. 4 m/s D. m/s思路分析：Fx圖象與坐標(biāo)軸圍成的圖形面積表示力F做的功，圖形位于x軸上方表示力做正功，位于x軸下方表示力做負(fù)功，面積大小表示功的大小，所以物體運(yùn)動(dòng)到x16m處時(shí)，力F對(duì)物體做的總功W40 J，由動(dòng)能定理Wmvmv，代入數(shù)據(jù)可得v23 m/s，B正確。答案：B