高中物理 第四章 機械能和能源 第3-4節(jié) 勢能;動能 動能定理 5 動能定理與圖象的綜合應(yīng)用學(xué)案 教科版必修2.doc
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動能定理與圖象的綜合應(yīng)用 一、考點突破: 考點 考綱要求 題型 說明 動能定理與圖象的綜合應(yīng)用 1. 進一步理解動能定理,提高分析問題和解決問題的能力。 2. 會應(yīng)用動能定理解決運動圖象的相關(guān)問題。 選擇題 計算題 本知識綜合性較強,是高考考查學(xué)生綜合分析能力的知識點,涵蓋的知識點廣泛,既考查動能定理的靈活應(yīng)用,同時還考查對圖象的識別及運用圖象解決問題的能力。 二、重難點提示: 重點:利用動能定理分析解決問題的能力,還原圖象描述的物理情景。 難點:圖象的識別以及物理情景的還原。 1、 動能定理中和圖象相關(guān)的物理量 在動能定理的表達式中,。 1. F合—x圖象 在此圖象中圖線和x軸圍成的面積表示功,要注意區(qū)分是合力功還是某個力的功,在應(yīng)用動能定理時是不同的。 2. v—t圖象 若給出了v—t關(guān)系的圖象,則可求: (1)可求不同時刻的動能; (2)兩個狀態(tài)之間物體發(fā)生的位移; (3)物體所受合外力的大小或變化情況(斜率表示加速度,定性反應(yīng)合力的變化情況)。 3. v—x圖象 若知v—x圖象,則可得不同位置的速度或動能以及兩位置之間的位移。 4. Ek—x圖象 若知Ek—x圖象,則可得不同位置的動能,同時斜率表示合外力,根據(jù)斜率的變化情況可知物體運動情況。 二、動能定理和圖象結(jié)合的題型分類 1. 根據(jù)已知圖象給出的信息,利用動能定理解決問題; 2. 給出具體的物理情景,要求判斷某些物理量隨另一物理量的變化圖象。 3、 利用動能定理解決圖象問題時的注意事項 1. 正確識別圖象,要注意圖象的六要素:軸、線、斜率、面積、截距、特殊點; 2. 解決此類問題的關(guān)鍵是:表達式和圖象對應(yīng)。 例題1 小軍看到打樁機,對打樁機的工作原理產(chǎn)生了興趣。他構(gòu)建了一個打樁機的簡易模型,如圖甲所示。他設(shè)想,用恒定大小的拉力F拉動繩端B,使物體從A點(與釘子接觸處)由靜止開始運動,上升一段高度后撤去F,物體運動到最高點后自由下落并撞擊釘子,將釘子打入一定深度。按此模型分析,若物體質(zhì)量m=1 kg,上升了1 m高度時撤去拉力,撤去拉力前物體的動能Ek與上升高度h的關(guān)系圖象如圖乙所示。(g取10 m/s2,不計空氣阻力) (1)求物體上升到0.4 m高度處F的瞬時功率; (2)若物體撞擊釘子后瞬間彈起,且使其不再落下,釘子獲得20 J的動能向下運動。釘子總長為10 cm。撞擊前插入部分可以忽略,不計釘子重力。已知釘子在插入過程中所受阻力Ff與深度x的關(guān)系圖象如圖丙所示,求釘子能夠插入的最大深度。 思路分析:審題突破?、貳k-h(huán)圖象中斜率表示物體所受合外力; ②計算瞬時功率用公式P=Fv,其中v為瞬時速度; ③當力隨位移均勻變化時可用W=x計算變力的功。 (1)撤去F前,根據(jù)動能定理,有 (F-mg)h=Ek-0 由題圖乙得,斜率為k=F-mg=20 N 得F=30 N 又由題圖乙得,h=0.4 m時,Ek=8 J,則v=4 m/s P=Fv=120 W; (2)碰撞后,對釘子應(yīng)用動能定理有-x′=0-Ek′ 已知Ek′=20 J = 又由題圖丙得k′=105 N/m 解得:x′=0.02 m。 答案:(1)120 W?。?)0.02 m 例題2 隨著中國首艘航母“遼寧號”的下水,同學(xué)們對艦載機的起降產(chǎn)生了濃厚的興趣。下面是小聰編制的一道艦載機降落的題目,請你閱讀后求解。 (1)假設(shè)質(zhì)量為m的艦載機關(guān)閉發(fā)動機后在水平地面跑道上降落,觸地瞬間的速度為v0(水平),在跑道上滑行的v-t圖象如圖所示。求艦載機滑行的最大距離和滑行時受到的平均阻力大??; (2)航母可以通過設(shè)置阻攔索來增大對艦載機的阻力。現(xiàn)讓該艦載機關(guān)閉發(fā)動機后在靜止于海面上的航母水平甲板上降落,若它接觸甲板瞬間的速度仍為v0(水平),在甲板上的運動可以看作勻變速直線運動,在甲板上滑行的最大距離是在水平地面跑道上滑行的最大距離的。求該艦載機在航母上滑行時受到的平均阻力大?。ńY(jié)果用m、v0、t0表示)。 思路分析:(1)由題圖,根據(jù)勻變速運動規(guī)律可得 最大距離為x=v0t0 由動能定理有-Ffx=0-mv 解得阻力Ff=; (2)最大距離x′=x=v0t0 由動能定理有-x′=0-mv 聯(lián)立解得= 答案:(1) v0t0 ?。?) 例題3 光滑水平面上靜止的物體,受到一個水平拉力作用開始運動,拉力F隨時間t變化的圖象如圖所示,用Ek、v、x、P分別表示物體的動能、速度、位移和拉力F的功率,下列四個圖象分別定性描述了這些物理量隨時間變化的情況,其中正確的是( ?。? 思路分析:由于拉力F恒定,所以物體有恒定的加速度a,則v=at,即v與t成正比,選項B正確;由P=Fv=Fat可知,P與t成正比,選項D正確;由x=at2可知x與t2成正比,選項C錯誤;由動能定理可知Ek=Fx=Fat2,Ek與t2成正比,選項A錯誤。 答案:BD 知識脈絡(luò): 滿分訓(xùn)練:質(zhì)量為10 kg的物體,在變力F作用下沿x軸做直線運動,力隨坐標x的變化情況如圖所示。物體在x=0處,速度為1 m/s,一切摩擦不計,則物體運動到x=16 m處時,速度大小為( ?。? A. 2 m/s B. 3 m/s C. 4 m/s D. m/s 思路分析:F-x圖象與坐標軸圍成的圖形面積表示力F做的功,圖形位于x軸上方表示力做正功,位于x軸下方表示力做負功,面積大小表示功的大小,所以物體運動到x=16m處時,力F對物體做的總功W=40 J,由動能定理W=mv-mv,代入數(shù)據(jù)可得v2=3 m/s,B正確。 答案:B- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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