动能定理的应用ppt课件.ppt

3.3 3.3 动能定理的应用动能定理的应用 1 1、掌握应用动能定理解决问题的步骤、掌握应用动能定理解决问题的步骤 2 2、会计算合力做的功、会计算合力做的功 3 3、会用动能定理解决变力做功的问题、会用动能定理解决变力做功的问题飞机起飞时，是不是只有牵引力对它做功呢？飞机起飞时，是不是只有牵引力对它做功呢？答：答：不是，飞机受到的阻力也要对它做功不是，飞机受到的阻力也要对它做功如何计算和确定动能的变化呢？如何计算和确定动能的变化呢？可以应用动能定理计算合力做的功，从而进一步确定动可以应用动能定理计算合力做的功，从而进一步确定动能的变化。能的变化。可见应用动能定理可以通过计算合力做的功来判断动能的可见应用动能定理可以通过计算合力做的功来判断动能的变化，同样也可以根据动能的变化来判断变力的做功问题，变化，同样也可以根据动能的变化来判断变力的做功问题，这节课就让我们通过分析，加深对这些问题的认识。这节课就让我们通过分析，加深对这些问题的认识。案例案例1 1 汽车的制动性能是衡量汽车性能的重要指标。在汽车的制动性能是衡量汽车性能的重要指标。在一汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻一汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻力作用下逐渐停止运动。下表中记录的是汽车以不同速率力作用下逐渐停止运动。下表中记录的是汽车以不同速率行驶时，制动后所经过的距离。行驶时，制动后所经过的距离。研究汽车的制动距离研究汽车的制动距离汽车速率汽车速率v/(km/h)v/(km/h)制动距离制动距离s/ms/m10101 120204 4404016166060? ?请根据表中的数据，分析以下问题：请根据表中的数据，分析以下问题：1 1、为什么汽车的速率越大，制动的距离也越长？、为什么汽车的速率越大，制动的距离也越长？2 2、让汽车载上、让汽车载上3 3名乘客，再做同样的测试，制动距离会有名乘客，再做同样的测试，制动距离会有变化吗？试分析原因。变化吗？试分析原因。3 3、设汽车在以、设汽车在以60km/h60km/h匀速行驶时制动，在表格中填上近匀速行驶时制动，在表格中填上近似的值（车上没有乘客）。说明你分析的依据和过程。似的值（车上没有乘客）。说明你分析的依据和过程。解析：解析：（1 1）以汽车为研究对象，进行受力分析，阻力）以汽车为研究对象，进行受力分析，阻力可以认为是滑动摩擦力，由动能定理可以认为是滑动摩擦力，由动能定理2210mvmgsgvs22可知，汽车的速率越大，制动距离可知，汽车的速率越大，制动距离s s也越长也越长（2 2）由计算公式可知，制动距离）由计算公式可知，制动距离s s与质量与质量m m无关，所无关，所以有乘客时不影响制动距离。以有乘客时不影响制动距离。（3 3）由计算公式可知，制动距离）由计算公式可知，制动距离s s与速度的平方成正比，与速度的平方成正比，对比速率为对比速率为10km/h10km/h时的情况得时的情况得212221ssvvms362小结：小结：比例法是解决物理问题的常用方法，对于两个完比例法是解决物理问题的常用方法，对于两个完全相同的过程用这种方法求解比较方便。全相同的过程用这种方法求解比较方便。合力做功与动能的变化：合力做功与动能的变化：案例案例2 2 一架质量一架质量m=5.0m=5.010103 3kgkg的喷气式飞机，从静止开始的喷气式飞机，从静止开始在机场的跑道上滑行，经过距离在机场的跑道上滑行，经过距离s=5.3s=5.310102 2m m，达到起飞速，达到起飞速度度v=60m/sv=60m/s。在这个过程中飞机受到的阻力是飞机所受重。在这个过程中飞机受到的阻力是飞机所受重力的力的0.020.02倍。你能根据动能定理求出飞机滑行时受到的牵倍。你能根据动能定理求出飞机滑行时受到的牵引力吗？引力吗？解析：解析：分析飞机起飞时的受力，如图：分析飞机起飞时的受力，如图：mgmgF FN NF F牵牵F F阻阻解法一：解法一：牵引力对飞机做的功为牵引力对飞机做的功为W W牵牵=Fs=Fs阻力对飞机做的功为阻力对飞机做的功为飞机动能的增量为飞机动能的增量为JJmvEk6232100 . 960100 . 52121kmgssFW阻阻J23103 . 58 . 9100 . 502. 055.2 10 J 由动能定理得由动能定理得kEWWW阻牵65429.0 10 J5.2 10FN1.8 10 N5.3 10解法二：解法二：飞机受到的合外力飞机受到的合外力阻合FFF221)(mvsFFsFW阻合合由动能定理得由动能定理得23324mvFF2s5.0 1060 600.02 5.0 109.8N2 5.3 101.8 10 N阻可见合力做功的求法可以分别求出各分力的功再去求和，可见合力做功的求法可以分别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。也可以先求出合力，再求合外力做的功。解法三：解法三： 飞机受到的合外力飞机受到的合外力阻合FFF由牛顿第二定律知由牛顿第二定律知maF合由运动学公式知由运动学公式知sva22NF4108 . 1联立可得联立可得小结：小结：牛顿运动定律和动能定理是物理学中常见的两种牛顿运动定律和动能定理是物理学中常见的两种思想方法，即从力的方面分析和从能量的角度分析。一思想方法，即从力的方面分析和从能量的角度分析。一般的情况下，如果分析的问题不涉及过程细节就用动能般的情况下，如果分析的问题不涉及过程细节就用动能定理求解，涉及细节或运动时间的问题时就用牛顿运动定理求解，涉及细节或运动时间的问题时就用牛顿运动定律求解。定律求解。由动能定理计算变力做功由动能定理计算变力做功 通过前面的学习我们知道通过前面的学习我们知道W=FsW=Fs只适用于恒力做功，不只适用于恒力做功，不能直接用于变力做功，所以解决变力做功问题常用微元法。能直接用于变力做功，所以解决变力做功问题常用微元法。微元法解题太麻烦，对于初末动能已知或容易求出的问题，微元法解题太麻烦，对于初末动能已知或容易求出的问题，也可以用动能定理来求做功。也可以用动能定理来求做功。案例分析：案例分析： 用质量为用质量为4.0kg4.0kg的铁锤，以的铁锤，以5.0m/s5.0m/s的速度打击放在铁的速度打击放在铁砧上烧红的铁块，设击中铁块后铁锤即静止。求铁块对砧上烧红的铁块，设击中铁块后铁锤即静止。求铁块对铁锤所做的功。铁锤所做的功。解析：解析：铁锤打击铁块的过程中，力的大小是变化的，过程铁锤打击铁块的过程中，力的大小是变化的，过程比较复杂，用牛顿定律很难解决。本题中只要求计算做功比较复杂，用牛顿定律很难解决。本题中只要求计算做功的多少，不求细节，所以可以用动能定理求解。的多少，不求细节，所以可以用动能定理求解。以铁锤为研究对象，在击打过程中铁锤的位移很小，所以以铁锤为研究对象，在击打过程中铁锤的位移很小，所以重力做的功完全可以忽略，则对铁锤做功的力只有铁块对重力做的功完全可以忽略，则对铁锤做功的力只有铁块对它的作用力，所以铁块对铁锤做的功等于铁锤动能的变化它的作用力，所以铁块对铁锤做的功等于铁锤动能的变化量。量。1221210214.0 5.0502kkkWEEEmvJJ 通过对这些问题的分析，大家想一想应用动能定理解决通过对这些问题的分析，大家想一想应用动能定理解决实际问题的基本步骤是什么？实际问题的基本步骤是什么？应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤1 1、确定要解决的问题，确定研究对象。、确定要解决的问题，确定研究对象。2 2、对研究对象进行受力分析，确定外力（合外力）对研、对研究对象进行受力分析，确定外力（合外力）对研究对象所做的功。究对象所做的功。3 3、明确研究对象在初末状态的动能，以便确定动能增量。、明确研究对象在初末状态的动能，以便确定动能增量。4 4、运用动能定理列出方程。、运用动能定理列出方程。1 1、如图所示，电梯质量为、如图所示，电梯质量为M M，在，在地板上放置一质量为地板上放置一质量为m m的的物体，钢索拉电梯由静止开始向上加速运动，物体，钢索拉电梯由静止开始向上加速运动，当电梯上升当电梯上升高度为高度为H H时，速度达到时，速度达到v v，则下列说法正确的是：（，则下列说法正确的是：（ ）A A、地板对物体的支持力所做的功等于地板对物体的支持力所做的功等于B B、地板对物体的支持力所做的功等于地板对物体的支持力所做的功等于C C、钢索的拉力所做的功等于钢索的拉力所做的功等于D D、合力对电梯所做的功等于合力对电梯所做的功等于mgHmv221221mvMgHMv 221221Mvm mF FBDBD解析：解析：分析物体受力如图分析物体受力如图mgFNFFNMg221mvmgHHFN对物体由动能定理得对物体由动能定理得所以支持力做的功所以支持力做的功221mvmgHHFWN对电梯由动能定理得对电梯由动能定理得221MvMgHHFFHN所以拉力做的功所以拉力做的功FHW MgHHFMvN221222121MvmvMgHmgH2 2、某人从距地面、某人从距地面25m25m高处水平抛出一小球，小球质量高处水平抛出一小球，小球质量100g100g，出手时速度大小为，出手时速度大小为10m/s,10m/s,落地时小球速度大小落地时小球速度大小为为16m/s16m/s，取，取g=10m/sg=10m/s2 2，试求：，试求：（1 1）人抛球时对小球做了多少功？）人抛球时对小球做了多少功？（2 2）小球在空中运动时克服阻力做的功是多少？）小球在空中运动时克服阻力做的功是多少？V V0 0H HV V人抛球：人抛球：球在空中：球在空中：2021mvW人2022121mvmvWmghfmghmvmvWf2022121解析：解析：代入数据得：代入数据得：W W人人=5J Wf=-17.2J=5J Wf=-17.2J3 3、如图所示，斜面的倾角为、如图所示，斜面的倾角为，长为，长为L L，ABAB段光滑，段光滑，BCBC段段粗糙，且粗糙，且BC=2ABBC=2AB。质量为。质量为m m的木块从斜面顶端无初速度下的木块从斜面顶端无初速度下滑，到达滑，到达C C端时速度刚好减小到零。求物体和斜面端时速度刚好减小到零。求物体和斜面BCBC段间段间的动摩擦因数的动摩擦因数。 CBAsinmgLmghWGcos32cosmgLmgsWBCf01KE02KE由动能定理由动能定理12kkfGEEWW1.5tan 得解析：解析：4 4、以、以10m/s10m/s的初速度竖直向上抛出一个质量为的初速度竖直向上抛出一个质量为0.5kg0.5kg的物的物体，它上升的最大高度为体，它上升的最大高度为4m4m，设空气对物体的阻力大小不，设空气对物体的阻力大小不变，求物体落回抛出点时的动能。变，求物体落回抛出点时的动能。 解析：解析：221mvfhmghkEfhmghJmvmghEk152122联立可得联立可得1 1、多个力做功的求解：、多个力做功的求解：2 2、计算变力做功：、计算变力做功：求出各力做的功再求和求出各力做的功再求和求出物体所受的合力再求合求出物体所受的合力再求合力做的功力做的功只要求知道做功的多少，不求细节，用动能定理求解只要求知道做功的多少，不求细节，用动能定理求解方便方便3 3、应用动能定理解题的步骤、应用动能定理解题的步骤确定要解决的问题，确定研究对象。确定要解决的问题，确定研究对象。对研究对象进行受力分析，确定外力（合外力）对研对研究对象进行受力分析，确定外力（合外力）对研究对象所做的功。究对象所做的功。明确研究对象在初末状态的动能，确定动能增量。明确研究对象在初末状态的动能，确定动能增量。运用动能定理列出方程。运用动能定理列出方程。不能因为我们感觉不到温暖就否定太阳的存在；不能因为我们感觉不到真诚就否定人间真诚的存在。