動(dòng)能定理的應(yīng)用課件

1、3.3 動(dòng)能定理的應(yīng)用,1、掌握應(yīng)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題的步驟,2、會(huì)計(jì)算合力做的功,3、會(huì)用動(dòng)能定理解決變力做功的問(wèn)題,飛機(jī)起飛時(shí)，是不是只有牽引力對(duì)它做功呢？,答：不是，飛機(jī)受到的阻力也要對(duì)它做功,如何計(jì)算和確定動(dòng)能的變化呢？,可以應(yīng)用動(dòng)能定理計(jì)算合力做的功，從而進(jìn)一步確定動(dòng)能的變化。,可見(jiàn)應(yīng)用動(dòng)能定理可以通過(guò)計(jì)算合力做的功來(lái)判斷動(dòng)能的變化，同樣也可以根據(jù)動(dòng)能的變化來(lái)判斷變力的做功問(wèn)題，這節(jié)課就讓我們通過(guò)分析，加深對(duì)這些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。,

2、案例1 汽車(chē)的制動(dòng)性能是衡量汽車(chē)性能的重要指標(biāo)。在一汽車(chē)制動(dòng)性能的測(cè)試中，司機(jī)踩下剎車(chē)閘，使汽車(chē)在阻力作用下逐漸停止運(yùn)動(dòng)。下表中記錄的是汽車(chē)以不同速率行駛時(shí)，制動(dòng)后所經(jīng)過(guò)的距離。,研究汽車(chē)的制動(dòng)距離,請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，分析以下問(wèn)題：,1、為什么汽車(chē)的速率越大，制動(dòng)的距離也越長(zhǎng)？,2、讓汽車(chē)載上3名乘客，再做同樣的測(cè)試，制動(dòng)距離會(huì)有變化嗎？試分析原因。,3、設(shè)汽車(chē)在以60km/h勻速行駛時(shí)制動(dòng)，在表格中填上近似的值（車(chē)上沒(méi)有乘客）。說(shuō)明

3、你分析的依據(jù)和過(guò)程。,解析：（1）以汽車(chē)為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，阻力可以認(rèn)為是滑動(dòng)摩擦力，由動(dòng)能定理,可知，汽車(chē)的速率越大，制動(dòng)距離s也越長(zhǎng),（2）由計(jì)算公式可知，制動(dòng)距離s與質(zhì)量m無(wú)關(guān)，所以有乘客時(shí)不影響制動(dòng)距離。,（3）由計(jì)算公式可知，制動(dòng)距離s與速度的平方成正比，對(duì)比速率為10km/h時(shí)的情況得,小結(jié)：比例法是解決物理問(wèn)題的常用方法，對(duì)于兩個(gè)完全相同的過(guò)程用這種方法求解比較方便。,合力做功與動(dòng)能的變化：,案例2 一架質(zhì)量m=5

4、.0×103kg的噴氣式飛機(jī)，從靜止開(kāi)始在機(jī)場(chǎng)的跑道上滑行，經(jīng)過(guò)距離s=5.3×102m，達(dá)到起飛速度v=60m/s。在這個(gè)過(guò)程中飛機(jī)受到的阻力是飛機(jī)所受重力的0.02倍。你能根據(jù)動(dòng)能定理求出飛機(jī)滑行時(shí)受到的牽引力嗎？,解析：分析飛機(jī)起飛時(shí)的受力，如圖：,,,,,,,mg,FN,F牽,F阻,解法一：,牽引力對(duì)飛機(jī)做的功為,W牽=Fs,阻力對(duì)飛機(jī)做的功為,飛機(jī)動(dòng)能的增量為,由動(dòng)能定理得,解法二：,飛機(jī)受到的合外力,由動(dòng)

5、能定理得,可見(jiàn)合力做功的求法可以分別求出各分力的功再去求和，也可以先求出合力，再求合外力做的功。,解法三：,飛機(jī)受到的合外力,由牛頓第二定律知,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知,聯(lián)立可得,小結(jié)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理是物理學(xué)中常見(jiàn)的兩種思想方法，即從力的方面分析和從能量的角度分析。一般的情況下，如果分析的問(wèn)題不涉及過(guò)程細(xì)節(jié)就用動(dòng)能定理求解，涉及細(xì)節(jié)或運(yùn)動(dòng)時(shí)間的問(wèn)題時(shí)就用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。,由動(dòng)能定理計(jì)算變力做功,通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們知道W=Fs只適用于恒力

6、做功，不能直接用于變力做功，所以解決變力做功問(wèn)題常用微元法。微元法解題太麻煩，對(duì)于初末動(dòng)能已知或容易求出的問(wèn)題，也可以用動(dòng)能定理來(lái)求做功。,案例分析：,用質(zhì)量為4.0kg的鐵錘，以5.0m/s的速度打擊放在鐵砧上燒紅的鐵塊，設(shè)擊中鐵塊后鐵錘即靜止。求鐵塊對(duì)鐵錘所做的功。,解析：鐵錘打擊鐵塊的過(guò)程中，力的大小是變化的，過(guò)程比較復(fù)雜，用牛頓定律很難解決。本題中只要求計(jì)算做功的多少，不求細(xì)節(jié)，所以可以用動(dòng)能定理求解。以鐵錘為研究對(duì)象，在擊打

7、過(guò)程中鐵錘的位移很小，所以重力做的功完全可以忽略，則對(duì)鐵錘做功的力只有鐵塊對(duì)它的作用力，所以鐵塊對(duì)鐵錘做的功等于鐵錘動(dòng)能的變化量。,通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的分析，大家想一想應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問(wèn)題的基本步驟是什么？,應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟1、確定要解決的問(wèn)題，確定研究對(duì)象。2、對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，確定外力（合外力）對(duì)研究對(duì)象所做的功。3、明確研究對(duì)象在初末狀態(tài)的動(dòng)能，以便確定動(dòng)能增量。4、運(yùn)用動(dòng)能定理列出方程。,1、如圖所示，電梯質(zhì)

8、量為M，在地板上放置一質(zhì)量為m的物體，鋼索拉電梯由靜止開(kāi)始向上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電梯上升高度為H時(shí)，速度達(dá)到v，則下列說(shuō)法正確的是：（ ）A、地板對(duì)物體的支持力所做的功等于B、地板對(duì)物體的支持力所做的功等于C、鋼索的拉力所做的功等于D、合力對(duì)電梯所做的功等于,,,,m,F,BD,解析：分析物體受力如圖,對(duì)物體由動(dòng)能定理得,所以支持力做的功,對(duì)電梯由動(dòng)能定理得,所以拉力做的功,2、某人從距地面25m高處水平拋出一小球，小球質(zhì)量10

9、0g，出手時(shí)速度大小為10m/s,落地時(shí)小球速度大小為16m/s，取g=10m/s2，試求：（1）人拋球時(shí)對(duì)小球做了多少功？（2）小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力做的功是多少？,,,V0,H,,V,人拋球：,球在空中：,解析：,代入數(shù)據(jù)得：W人=5J Wf=-17.2J,3、如圖所示，斜面的傾角為α，長(zhǎng)為L(zhǎng)，AB段光滑，BC段粗糙，且BC=2AB。質(zhì)量為m的木塊從斜面頂端無(wú)初速度下滑，到達(dá)C端時(shí)速度剛好減小到零。求物體和斜面BC段間的動(dòng)

10、摩擦因數(shù)μ。,由動(dòng)能定理,解析：,4、以10m/s的初速度豎直向上拋出一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，它上升的最大高度為4m，設(shè)空氣對(duì)物體的阻力大小不變，求物體落回拋出點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。,,解析：,聯(lián)立可得,1、多個(gè)力做功的求解：,2、計(jì)算變力做功：,,求出各力做的功再求和,求出物體所受的合力再求合力做的功,只要求知道做功的多少，不求細(xì)節(jié)，用動(dòng)能定理求解方便,3、應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟,⑴確定要解決的問(wèn)題，確定研究對(duì)象。⑵對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析