动能定理及其应用专题.doc

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1、吴涂兵 ?动能定理及其应用?专题复习一根底知识归纳：(一)动能：1.定义：物体由于_而具有的能. 2.表达式：Ek=_.3.物理意义：动能是状态量，是_.(填“矢量或“标量)4.单位：动能的单位是_.(二)动能定理：1.内容：在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中的_.2.表达式：W=_. 3.物理意义：_的功是物体动能变化的量度.(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于_.(2)既适用于恒力做功，也适用于_.(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以_.二分类例析：(一)动能定理及其应用：1.假设过程有多个分过程，既可以分段考虑，也可以整个过程考虑但求功时，必须据不同

2、的情况分别对待求出总功，把各力的功连同正负号一同代入公式2.应用动能定理解题的根本思路：(1)选取研究对象，明确它的运动过程； (2)分析研究对象的受力情况与各力的做功情况：(3)明确研究对象在过程的初末状态的动能Ek1与Ek2；(4)列动能定理的方程W合Ek2Ek1及其他必要的解题方程，进展求解例1.小孩玩冰壶游戏，如下图，将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OB用水平恒力推到A点放手，此后冰壶沿直线滑行，最后停在B点冰面与冰壶的动摩擦因数为，冰壶质量为m，OAx，ABL.重力加速度为g.求：(1)冰壶在A点的速率vA；(2)冰壶从O点运动到A点的过程中受到小孩施加的水平推力F.例2.如下图

3、，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力F拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离在此过程中( )A外力F做的功等于A与B动能的增量BB对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量CA对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功D外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克制摩擦力所做的功之与(二)利用动能定理求变力的功：1.所求的变力的功不一定为总功，故所求的变力的功不一定等于Ek.2.假设有多个力做功时，必须明确各力做功的正负，待求的变力的功假设为负功，可以设克制该力做功为W，那么表达式中应用W；也可以设变力的功为W，那么字母

4、W本身含有负号例3.如下图，质量为m的小球用长为L的轻质细线悬于O点，与O点处于同一水平线上的P点处有一个光滑的细钉，OP，在A点给小球一个水平向左的初速度v0，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B.求：(1)小球到达B点时的速率； (2)假设不计空气阻力，那么初速度v0为多少；(3)假设初速度v03，那么小球在从A到B的过程中克制空气阻力做了多少功例4.如下图，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开场自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力AP2R，重力加速度为g，那么小球从P到B的运动过程中( )A重力做

5、功2mgR B机械能减少mgRC合外力做功mgR D克制摩擦力做功mgR(三)动能定理与图象结合的问题：例5.小军看到打桩机，对打桩机的工作原理产生了兴趣他构建了一个打桩机的简易模型，如图甲所示他设想，用恒定大小的拉力F拉动绳端B，使物体从A点(与钉子接触处)由静止开场运动，上升一段高度后撤去F，物体运动到最高点后自由下落并撞击钉子，将钉子打入一定深度按此模型分析，假设物体质量m1kg，上升了1m高度时撤去拉力，撤去拉力前物体的动能Ek与上升高度h的关系图象如图乙所示(g取10 m/s2，不计空气阻力)(1)求物体上升到0.4 m高度处F的瞬时功率(2)假设物体撞击钉子后瞬间弹起，且使其不再落

6、下，钉子获得20 J的动能向下运动钉子总长为10 cm.撞击前插入局部可以忽略，不计钉子重力钉子在插入过程中所受阻力Ff与深度x的关系图象如图丙所示，求钉子能够插入的最大深度例6.随着中国首艘航母“辽宁号的下水，同学们对舰载机的起降产生了浓厚的兴趣下面是小聪编制的一道舰载机降落的题目，请你阅读后求解(1)假设质量为m的舰载机关闭发动机后在水平地面跑道上降落，触地瞬间的速度为v0(水平)，在跑道上滑行的vt图象如下图求舰载机滑行的最大距离与滑行时受到的平均阻力大小；(2)航母可以通过设置阻拦索来增大对舰载机的阻力现让该舰载机关闭发动机后在静止于海面上的航母水平甲板上降落，假设它接触甲板瞬间的速度

7、仍为v0(水平)，在甲板上的运动可以看做匀变速直线运动，在甲板上滑行的最大距离是在水平地面跑道上滑行的最大距离的.求该舰载机在航母上滑行时受到的平均阻力大小(结果用m、v0、t0表示)(四)利用动能定理分析多过程问题：1选择适宜的研究过程使问题得以简化当物体的运动过程包含几个运动性质不同的子过程时，可以选择一个、几个或全部子过程作为研究过程2中选择全部子过程作为研究过程，涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时，要注意运用它们的功能特点：(1)重力的功取决于物体的初、末位置，与路径无关；(2)大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积例7.如下图，倾角为37的粗糙斜面AB底端与半径R0.

8、4 m的光滑半圆轨道BC平滑相连，O点为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高质量m1 kg的滑块从A点由静止开场下滑，恰能滑到与O点等高的D点，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8. (1)求滑块与斜面间的动摩擦因数；(2)假设使滑块能到达C点，求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值；(3)假设滑块离开C点的速度大小为4 m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t.例8.如下图，让小球从半径R1 m的光滑圆弧PA的最高点P由静止开场滑下(圆心O在A点的正上方)自A点进入粗糙的水平面做匀减速运动，到达小孔B进入半径r0.3 m的竖直放置的光

9、滑竖直圆轨道，当小球进入圆轨道立即关闭B孔，小球恰好能做圆周运动小球质量m0.5 kg，A点与小孔B的水平距离x2 m，取g10 m/s2(最后结果可用根式表示)求：(1)小球到达最低点A时的速度以及小球在最低点A时对轨道的压力大小；(2)小球运动到光滑竖直圆轨道最低点B时的速度大小； (3)求粗糙水平面的动摩擦因数.例9.如图甲所示，在倾角为30的足够长的光滑斜面AB的A处连接一粗糙水平面OA，OA长为4 m有一质量为m的滑块，从O处由静止开场受一水平向右的力F作用F只在水平面上按图乙所示的规律变化滑块与OA间的动摩擦因数0.25，g取10 m/s2，试求： (1)滑块运动到A处的速度大小；

10、(2)不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上斜面AB的长度是多少？例10.飞机在水平跑道上滑行一段时间后起飞。飞机总质量m=1 x 10kg，发动机在水平滑行过程中保持额定功率P=8000KW，滑行距离x=50m，滑行时间t=5s，然后以水平速度v0=80m/s飞离跑道后逐渐上升，飞机在上升过程中水平速度保持不变，同时受到重力与竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供，不含重力)，飞机在水平方向通过距离L=1600 m的过程中，上升高度为h=400m。取g=10m/s2。求：(1)假设飞机在水平跑道滑行过程中受到的阻力大小恒定，求阻力f的大小？(2)飞机在上升高度为h=400m过程中，受到的恒

11、定升力F是多大？机械能的改变量是多少？例1(1)冰壶从A点运动至B点的过程中，只有滑动摩擦力对其做负功，由动能定理得mgL0mv 解得vA(2)冰壶从O点运动至A点的过程中，水平推力F与滑动摩擦力同时对其做功，由动能定理得 (Fmg)xmv 解得F例2.BD 例3.(1)小球恰能到达最高点B，有mgm，得vB .(2)假设不计空气阻力，从AB由动能定理得mg(L)mvmv解得v0 .(3)由动能定理得： mg(L)Wfmvmv 解得WfmgL. 例4.D例5.(1)撤去F前，根据动能定理，有(Fmg)hEk0 由题图乙得，斜率为kFmg20 N得F30 N 又由题图乙得，h0.4 m时，Ek8

12、 J，那么v4 m/sPFv120 W(2)碰撞后，对钉子，有x0Ek Ek20 J 又由题图丙得k105 N/m 解得：x0.02 m例6.(1)由题图，根据匀变速运动规律可得最大距离为xv0t0 由动能定理有Ffx0mv 解得阻力Ff(2)最大距离xxv0t0 由动能定理有x0mv联立解得例7.(1)滑块从A点到D点的过程中，根据动能定理有mg(2RR)mgcos 3700 解得：(2)假设使滑块能到达C点，根据牛顿第二定律有mgFN由FN0得vC2 m/s 滑块从A点到C点的过程中，根据动能定理有mgcos 37mvmv那么v02 m/s，故v0的最小值为2 m/s(3)滑块离开C点后做

13、平抛运动，有xvCt，ygt2tan 37，整理得：5t23t0.80，解得t0.2 s(t0.8 s舍去)例8.(1)对PA段应用动能定理，得mgRmv 代入数据解得：vA m/s 在最低点A时有：FNmgm解得：FN15 N 由牛顿第三定律可知：小球在最低点A时对轨道的压力大小为15 N.(2)小球恰好能在圆轨道做圆周运动，最高点C时mgm得vC m/s 由动能定理得： mg2rmvmv 代入数据解得：小球在B点时的速度为vB m/s.(3)对AB段应用动能定理，有mgxmvmv 解得：例9.火车的初速度与末速度分别用V0与Vt表示，时间用t表示，位移用S表示，根据动能定理有：Pt-fs=

14、火车速度到达最大时，牵引力等于阻力f，根据瞬时功率的计算公式有：P=fVe。例10.(1)由题图乙知，在前2 m内，F12mg，做正功，在第3 m内，F2mg，做负功，在第4 m内，F30，滑动摩擦力Ffmgmg，始终做负功，对于滑块在OA上运动的全过程，由动能定理得：F1x1F2x2Ffxmv0即2mgmgmg4mv 解得vA5 m/s(2)对于滑块冲上斜面的过程，由动能定理得mgLsin 300mv解得：L5 m 例10.1飞机在水平滑行过程中，根据动能定理解得2该飞机升空后水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，设运动时间为t，竖直方向加速度为a，升力为F，那么水平方向：，竖直方向：解得 由牛顿第二定律得解得 设飞机机械能的改变量为解得第 11 页