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1、1.7.2 定积分在物理中的应用课时目标 1.能利用定积分解决物理中的变速直线运动的路程、变力作功问题.2.通过定积分在物理中的应用,学会用数学工具解决物理问题,进一步体会定积分的价值.1.做变速直线运动的物体所经过的路程s等于其速度函数v=v(t)(v(t)≥0)在时间区间[a,b]上的定积分,即______________.2.物体在变力F(x)(单位:N)的作用下做直线运动,并且物体沿着与F(x)相同的方向从x=a移到x=b(a
2、第1秒时恰经过电视塔顶,第2秒时物体落地,已知自由落体的运动速度为v=gt(g为常数),则电视塔高为( )A.gB.gC.gD.2g2.一物体在力F(x)=(单位:N)的作用下沿与力F相同的方向,从x=0处运动到x=4(单位:m)处,则力F(x)做的功为( )A.44JB.46JC.48JD.50J3.以初速度40m/s竖直向上抛一物体,ts时速度v=40-10t2,则此物体达到最高时的高度为( )A.mB.mC.mD.m4.一列车沿直线轨道前进,刹车后列车速度v(t)=27-0.9t,则列车刹车后前进多少米才能停车( )A
3、.405B.540C.810D.9455.一个弹簧压缩xcm产生4xN的力,那么将它从自然长度压缩0.05m做的功是( )A.50JB.0.5JC.500JD.5J6.质点作直线运动,其速度v(t)=3t2-2t+3,则它在第2秒内所走的路程为( )A.1B.3C.5D.7题 号123456答 案二、填空题7.一动点P从原点出发,沿x轴运动,其速度v(t)=2-t(速度的正方向与x轴的正方向一致),则t=3时,动点P运动的路程为________.8.一物体作直线运动的速度与时间成正比,5s时速度为20m/s,则物体开始运动10s
4、内所经过的路程为________m.9.把一个带+q电量的点电荷放在r轴上坐标原点处,形成一个电场,已知在该电场中,距离坐标原点为r处的单位电荷受到的电场力由公式F=k(其中k为常数)确定.在该电场中,一个单位正电荷在电场力的作用下,沿着r轴的方向从r=a处移动到r=b(a
5、求(1)在时刻t=4时,该点的位置;(2)在时刻t=4时,该点运动的路程.能力提升12.一物体做变速直线运动,其速度函数为v(t)=求该物体在时间段内的运动路程.13.如图所示,一物体沿斜面在拉力F的作用下由A经B、C运动到D,其中AB=50m,BC=40m,CD=30m,变力F=(单位:N),在AB段运动时F与运动方向成30°角,在BC段运动时F与运动方向成45°,在CD段F与运动方向相同,求物体由A运动到D所作的功.1.用定积分解决变速直线运动的位移和路程问题时,将物理问题转化为数学问题是关键.2.路程是位移的绝对值之和,因此在
6、求路程时,要先判断速度在区间内是否恒正,若符号不定,应求出使速度恒正或恒负的区间,然后分别计算,否则会出现计算失误.答案知识梳理1.s=ʃv(t)dt 2.W=ʃF(x)dx作业设计1.C [h=ʃgtdt=gt2
7、=g.]2.B [W=ʃF(x)dx=ʃ10dx+ʃ(3x+4)dx=10x
8、+(x2+4x)
9、=46(J).]3.A [v=0时物体达最高,此时40-10t2=0,则t=2s.又∵v0=40m/s,∴t0=0s.∴h=(40-10t2)dt=40t-t3
10、=(m).]4.A [停车时v(t)=0,由27-0.9t=0,
11、得t=30s,∴s=ʃv(t)dt=ʃ(27-0.9t)dt=(27t-0.45t2)
12、=405.]5.B [F=k·=4x,∴k=400,W=ʃ400xdx=200x2
13、=0.5(J).]6.D [s=ʃ(3t2-2t+3)dt=(t3-t2+3t)
14、=7.]7.解析 s=ʃ(2-t)dt+ʃ(t-2)dt=2+-2=.8.200解析 ∵v=4t,∴s=ʃ4tdt=(2t2)
15、=200(m).9.k-k解析 W=ʃkdr=-k
16、=k-k.10.解 设x表示弹簧伸长的cm数,F(x)表示加在弹簧上的力,依题意得,弹簧由25cm伸长到
17、30cm,使弹簧伸长了5cm,需力100N,即5k=100,k=20.则弹簧由25cm伸长到40cm,使弹簧伸长了15cm,所做的功为W=ʃ20xdx=10x2
18、=2250(N·cm)=22.5(J).11.解 (1)由ʃ(t2-4t