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时间:2018-12-17
《高中物理 7.7《动能和动能定理》同步导学案》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、七、动能和动能定理【要点导学】1、物体由于________而具有的能叫做动能,计算公式为___________,式中速度v为物体的对_______运动速度,根据公式可知,动能恒大于或等于零。2、物体的动能变化是由______________________决定的,反映这一规律的定理叫_______,其表达式为___________________。当__________对物体做正功时,物体的动能将增加,说明_________是物体运动的动力;当___________对物体做负功时,物体的动能将减小,说明_
2、___________是物体运动的动力;如果___________对物体不做功(例如匀速圆周运动的向心力),物体的________就不变化。动能定理指出了物体动能变化的决定因素,因此计算物体的动能变化时,必须从________做功的角度来思考,尤其是在计算变力做功时,一般都选用__________处理。3、动能定理是无条件适用的,它是力学中的重要定理,应用动能定理的一般步骤为:①确定研究对象,明确它的运动过程;②正确的________是应用动能定理的前提,由于涉及合外力做功,必须正确进行________,
3、如果出现少力或力方向错误等,则整个问题的解答已经错误;③正确判断各个力的_______情况,什么力做功?什么力不做?什么力做正功?什么力做负功?④正确的状态分析,由于动能定理中需要物体初末状态的动能值,因此必须正确分析清楚处末状态的运动情况;⑤根据W总=mv22/2-mv12/2列方程求解;⑥写好答案(必要时对答案进行讨论)。[范例精析]例1如图所示,在光滑的平台上有一质量为6kg的物体,开始处于静止状态,当人拉紧绳子以5m/s的速度匀速从B点运动到A点。已知OB=3m,AB=4m。求此过程中人对物体所做
4、的功。解析①确定研究对象为水平面上的物体;②物体受到重力、平台的支持力、绳子的拉力;③重力和平台的支持力都不对物体做功,绳子拉力对物体做正功(但绳子拉力大小未知);④物体的速度由零增加到5m/s;⑤根据W总=mv22/2-mv12/2列方程为W总=W拉=mv22/2-mv12/2=6×(5×4/5)2/2-0=48J答:此过程中人对物体所做的功为48J。拓展本题中绳子的拉力应为变力(可以根据速度分解原理自行证明,物体将做变速运动),通常情况下,计算变力做功时,一般多是用动能定理求。例如:一质量为2kg的铅
5、球从离地面2m高处自由下落,陷入砂坑中2cm深处,求砂子对铅球的平均阻力。[提示:直接对全过程应用动能定理:mg(H+h)-fh=0-0]例2一列车的质量是5×105kg,在平直的轨道上以额定功率3000kW加速行驶,当速度由10m/s加速到可能达到的最大速率30m/s时,共用了3min,则在这段时间内列车前进的距离是多少?(假设地面及空气给汽车的阻力为恒力)解析①确定研究对象为水平面上的汽车;②汽车受到重力、地面的支持力、地面给的牵引力(静摩擦力);地面滚动摩擦力及空气给的滑动摩擦阻力总计为f(如图所示
6、);③地面给的牵引力对汽车做正功(但为变力做功);阻力f对汽车做负功,其余力均不做功;④汽车的速度由10m/s增加到30m/s;⑤根据W总=mv22/2-mv12/2列方程为Pt-fs=m(v22-v12)/2┄┄①当列车达到最大速率时以vm匀速行驶,f=P/vm=1×105N┄┄②,代入数据得s=3400m┄┄③拓展涉及机车功率问题时,首先要区别是牵引力不变还是牵引力做功的功率不变,即要确定机车的运动模式,不同的模式,其运动规律是不同的,本例中由于列车功率不变,列车在做变加速度运动,因此不满足匀变速运动
7、规律。本题的常见错误是认为列车的牵引力是恒力,从而应用牛顿第二定律求出加速度,在根据运动学公式求出列车运动的位移。或利用平均速度公式来计算位移。例3质量为m的物体在水平地面上以一定的初速度滑行,若物体与地面之间的动摩擦因数为μ,在开始阶段受到与初速同方向的水平推力F1作用前进S1位移,接着以同方向的水平推力F2作用进S2位移,然后撤除外力,物体再前进S3位移后停止。求物体的初速度v0。解析本题有三个物理过程,考虑到物体的受力情况,力的做功情况很清晰,可以用全过程的动能定理一次性处理。F1和F2均为动力做功
8、,滑动摩擦力μmg为阻力做负功,各力做功的代数和等于物体动能的变化F1S1+F2S2-μmg(S1+S2)=0-mv02/2┄┄①,解得:拓展本题涉及的三个运动过程中,物体受到的合外力都是恒力,当然可以用牛顿运动来处理,但是应分成三个物理过程分段解答,至少应解六步才可得解,显然比较烦琐。而动能定理可以将全过程当作一个过程来处理,充分体现出它的优越性,学习过程中要善于选择合适的过程来处理问题。例如:一钢球质量为m,自高度H处静止
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