《專題強化 利用動能定理分析變力 做功和多過程問題》機械能守恒定律PPT優(yōu)秀課件
第一部分內(nèi)容：學習目標
1.進一步理解動能定理，領會應用動能定理解題的優(yōu)越性.
2.會利用動能定理分析變力做功、曲線運動以及多過程問題.
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利用動能定理分析變力做功和多過程問題PPT，第二部分內(nèi)容：01探究重點 提升素養(yǎng)
一、利用動能定理求變力做功
1.動能定理不僅適用于求恒力做的功，也適用于求變力做的功，同時因為不涉及變力作用的過程分析，應用非常方便.
2.利用動能定理求變力的功是最常用的方法，當物體受到一個變力和幾個恒力作用時，可以用動能定理間接求變力做的功，即W變＋W其他＝ΔEk.
例1 如圖1所示，質(zhì)量為m的小球由靜止自由下落d后，沿豎直面內(nèi)的固定軌道ABC運動，AB是半徑為d的 光滑圓弧軌道，BC是直徑為d的粗糙半圓弧軌道(B是軌道的最低點).小球恰能通過圓弧軌道的最高點C.重力加速度為g，求：
(1)小球運動到B處時對軌道的壓力大小(可認為此時小球處在軌道AB上)；
(2)小球在BC運動過程中，摩擦力對小球做的功.
針對訓練1 (2018·廈門市高一下學期期末)如圖2所示，有一半徑為r＝0.5 m的粗糙半圓軌道，A與圓心O等高，有一質(zhì)量為m＝0.2 kg的物塊(可視為質(zhì)點)，從A點靜止滑下，滑至最低點B時的速度為v＝1 m/s，取g＝10 m/s2，下列說法正確的是
A.物塊過B點時，對軌道的壓力大小是0.4 N
B.物塊過B點時，對軌道的壓力大小是2.0 N
C.A到B的過程中，克服摩擦力做的功為0.9 J
D.A到B的過程中，克服摩擦力做的功為0.1 J
二、利用動能定理分析多過程問題
一個物體的運動如果包含多個運動階段，可以選擇分段或全程應用動能定理.
(1)分段應用動能定理時，將復雜的過程分割成一個個子過程，對每個子過程的做功情況和初、末動能進行分析，然后針對每個子過程應用動能定理列式，然后聯(lián)立求解.
(2)全程應用動能定理時，分析整個過程中出現(xiàn)過的各力的做功情況，分析每個力做的功，確定整個過程中合外力做的總功，然后確定整個過程的初、末動能，針對整個過程利用動能定理列式求解.
當題目不涉及中間量時，選擇全程應用動能定理更簡單，更方便.
注意：當物體運動過程中涉及多個力做功時，各力對應的位移可能不相同，計算各力做功時，應注意各力對應的位移.計算總功時，應計算整個過程中出現(xiàn)過的各力做功的代數(shù)和.
例2 如圖3所示，右端連有一個光滑弧形槽的水平桌面AB長L＝1.5 m，一個質(zhì)量為m＝0.5 kg的木塊在F＝1.5 N的水平拉力作用下，從桌面上的A端由靜止開始向右運動，木塊到達B端時撤去拉力F，木塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，取g＝10 m/s2.求：
(1)木塊沿弧形槽上升的最大高度(木塊未離開弧形槽)；
(2)木塊沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑行的最大距離.
三、動能定理在平拋、圓周運動中的應用
動能定理常與平拋運動、圓周運動相結合，解決這類問題要特別注意：
(1)與平拋運動相結合時，要注意應用運動的合成與分解的方法，如分解位移或分解速度求平拋運動的有關物理量.
(2)與豎直平面內(nèi)的圓周運動相結合時，應特別注意隱藏的臨界條件：
①可提供支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運動，物體能通過最高點的臨界條件為vmin＝0.
②不可提供支撐效果的豎直平面內(nèi)的圓周運動，物體能通過最高點的臨界條件為vmin＝√gR .
例3 如圖5所示，一可以看成質(zhì)點的質(zhì)量m＝2 kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飛出后，恰好從A點沿切線方向進入圓弧軌道，BC為圓弧豎直直徑，其中B為軌道的最低點，C為最高點且與水平桌面等高，圓弧AB對應的圓心角θ＝53°，軌道半徑R＝0.5 m.已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，不計空氣阻力，g取10 m/s2.
(1)求小球的初速度v0的大小；
(2)若小球恰好能通過最高點C，求在圓弧軌道上摩擦力對小球做的功.
四、動能定理在多過程往復運動中的應用
例４ 某游樂場的滑梯可以簡化為如圖6所示豎直面內(nèi)的ABCD軌道，AB為長L＝6 m、傾角α＝37°的斜軌道，BC為水平軌道，CD為半徑R＝15 m、圓心角β＝37°的圓弧軌道，軌道AB段粗糙，其余各段均光滑.一小孩(可視為質(zhì)點)從A點以初速度v0＝2 m/s下滑，沿軌道運動到D點時的速度恰好為零(不計經(jīng)過B點時的能量損失).已知該小孩的質(zhì)量m＝30 kg，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2，不計空氣阻力，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求：
(1)該小孩第一次經(jīng)過圓弧軌道C點時，對圓弧軌道的壓力；
(2)該小孩與AB段間的動摩擦因數(shù)；
歸納總結
1.在有摩擦力做功的往復運動過程中，注意兩種力做功的區(qū)別：
(1)重力做功只與初、末位置有關，而與路徑無關；
(2)滑動摩擦力(或全部阻力)做功與路徑有關，克服摩擦力(或全部阻力)做的功W＝Ffs(s為路程).
2.由于動能定理解題的優(yōu)越性，求多過程往復運動問題中的路程，一般應用動能定理.
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利用動能定理分析變力做功和多過程問題PPT，第三部分內(nèi)容：02隨堂演練 逐點落實
1.(用動能定理求變力做功)如圖7所示為一水平的轉(zhuǎn)臺，半徑為R，一質(zhì)量為m的滑塊放在轉(zhuǎn)臺的邊緣，已知滑塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)為μ，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g.若轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速由零逐漸增大，當滑塊在轉(zhuǎn)臺上剛好發(fā)生相對滑動時，轉(zhuǎn)臺對滑塊所做的功為
A. μmgR B.2πmgR
C.2μmgR D.0
2.(利用動能定理分析多過程問題)(2018·鶴壁市高一下學期期末)如圖8所示，AB為四分之一圓弧軌道，BC為水平直軌道，圓弧的半徑為R，BC的長度也是R.一質(zhì)量為m的物體，與兩個軌道間的動摩擦因數(shù)都為μ，它由軌道頂端A從靜止開始下滑，恰好運動到C處停止，不計空氣阻力，重力加速度為g，那么物體在AB段克服摩擦力所做的功為
3.(動能定理在平拋、圓周運動中的應用)(2019·溫州新力量聯(lián)盟高一下學期期中)如圖9所示，一長L＝0.45 m、不可伸長的輕繩上端懸掛于M點，下端系一質(zhì)量m＝1.0 kg的小球，CDE是一豎直固定的圓弧形軌道，半徑R＝0.50 m，OC與豎直方向的夾角θ＝60°，現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直且水平)由靜止釋放，當它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷，小球平拋后，從圓弧軌道的C點沿切線方向進入軌道，剛好能到達圓弧軌道的最高點E，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)小球到B點時的速度大��；
(2)輕繩所受的最大拉力大��；
(3)小球在圓弧軌道上運動時克服阻力做的功.
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