2019高中物理第四章机械能和能源第3-4节势能；动能动能定理5动能定理与图象的综合应用学案2.doc

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1、1动能定理与图象的综合应用动能定理与图象的综合应用一、考点突破：一、考点突破：考点考点考纲要求考纲要求题型题型说明说明动能定理与图象的综合应用1. 进一步理解动能定理，提高分析问题和解决问题的能力。 2. 会应用动能定理解决运动图象的相关问题。 选择题计算题本知识综合性较强，是高考考查学生综合分析能力的知识点，涵盖的知识点广泛，既考查动能定理的灵活应用，同时还考查对图象的识别及运用图象解决问题的能力。二、重难点提示：二、重难点提示： 重点：重点：利用动能定理分析解决问题的能力，还原图象描述的物理情景。难点：难点：图象的识别以及物理情景的还原。1 1、动能定理中和图象相关的物理量动能定理中和图象

2、相关的物理量在动能定理的表达式中，2 12 2mv21-mv21xF合。1.1. F F合合x x图象图象在此图象中图线和x轴围成的面积表示功，要注意区分是合力功还是某个力的功，在应用动能定理时是不同的。2.2. v vt t图象图象若给出了vt关系的图象，则可求：（1）可求不同时刻的动能；（2）两个状态之间物体发生的位移；（3）物体所受合外力的大小或变化情况（斜率表示加速度，定性反应合力的变化情况）。3.3. v vx x图象图象若知vx图象，则可得不同位置的速度或动能以及两位置之间的位移。4.4. E Ek kx x图象图象若知Ekx图象，则可得不同位置的动能，同时斜率表示合外力，根据斜率

3、的变化情况可知物体运动情况。二、动能定理和图象结合的题型分类二、动能定理和图象结合的题型分类1. 根据已知图象给出的信息，利用动能定理解决问题；2. 给出具体的物理情景，要求判断某些物理量随另一物理量的变化图象。3 3、利用动能定理解决图象问题时的注意事项利用动能定理解决图象问题时的注意事项21. 正确识别图象，要注意图象的六要素：轴、线、斜率、面积、截距、特殊点；2. 解决此类问题的关键是：表达式和图象对应。例题例题1 1 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）由静止开始运动，

4、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，若物体质量m1 kg，上升了1 m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）若物体撞击钉子后瞬间弹起，且使其不再落下，钉子获得20 J的动能向下运动。钉子总长为10 cm。撞击前插入部分可以忽略，不计钉子重力。已知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。思路分析：思路分析：审题突破 Ekh图象中斜率表示物体所受合外力；计算瞬时功率用公式P

5、Fv，其中v为瞬时速度；当力随位移均匀变化时可用WFx计算变力的功。 （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 J，则v4 m/sPFv120 W；（2）碰撞后，对钉子应用动能定理有fFx0Ek已知Ek20 JfF2xk又由题图丙得k105 N/m解得：x0.02 m。答案：答案：（1）120 W （2）0.02 m例题例题2 2 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3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

6、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图象如图所示。求舰载机滑行的最大距离和滑行时受到的 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，若它接触甲板瞬间的速度仍为v0（水平），在甲板上的运动可以看作匀变速直线运动，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41。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）。思路分析：思路分析：（1）由题图，根据匀变速运动规律可得最大距离为x21v0t0由动能定理有Ffx021mv2 0解得阻力Ff00 tmv；（2）最大

7、距离x41x81v0t0由动能定理有fFx021mv2 0联立解得fF004 tmv答案：答案：（1） 21v0t0 00 tmv（2） 004 tmv例题例题3 3 光滑水平面上静止的物体，受到一个水平拉力作用开始运动，拉力F随时间t变化的图象如图所示，用Ek、v、x、P分别表示物体的动能、速度、位移和拉力F的功率，下列四个图象分别定性描述了这些物理量随时间变化的情况，其中正确的是（ ）4思路分析：思路分析：由于拉力F恒定，所以物体有恒定的加速度a，则vat，即v与t成正比，选项B正确；由PFvFat可知，P与t成正比，选项D正确；由x21at2可知x与t2成正比，选项C错误；由动能定理可知

8、EkFx21Fat2，Ek与t2成正比，选项A错误。答案：答案：BD知识脉络：知识脉络：动动 能能 定定 理理 与与 图图 象象 的的 综综 合合 1. F合x 图象：在此图象中图线和 x 轴围成的面积表示功，要注意区分是合力功还是某个力的功，在应用动能定理时是不同的。 2. vt 图象：若给出了 vt 关系的图象，则可求： （1）可求不同时刻的动能； （2）两个状态之间物体发生的位移； （3）物体所受合外力的大小或变化情况(斜率表示加速度，定性反应合力的变化情况)。 3. 若知 vx 图象：则可得不同位置的速度或动能以及两位置之间的位移。 4. 若知 EKx 图象：则可得不同位置的动能，同时

9、斜率表示合外力，根据斜率的变化情况可知物体运动情况。 和和图图象象相相关关 的的物物理理量量 题型 1. 根据已知图象给出的信息，利用动能定理解决问题； 2. 给出具体的物理情景，要求判断某些物理量随另一物理量的变化图象。 注意事项 1. 正确识别图象，要注意图象的六要素：轴、线、斜率、面积、截距、特殊点； 2. 解决此类问题的关键是：表达式和图象对应。 满分训练：满分训练：质量为10 kg的物体，在变力F作用下沿x轴做直线运动，力随坐标x的变化情况如图所示。物体在x0处，速度为1 m/s，一切摩擦不计，则物体运动到x16 m处时，速度大小为（ ）5A. 2 m/s B. 3 m/s C. 4 m/s D. m/s217思路分析：思路分析：Fx图象与坐标轴围成的图形面积表示力F做的功，图形位于x轴上方表示力做正功，位于x轴下方表示力做负功，面积大小表示功的大小，所以物体运动到x16m处时，力F对物体做的总功W40 J，由动能定理Wmvmv，代入数据可得v23 1 22 21 22 1m/s，B正确。 答案：答案：B