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文檔簡介
1、真誠為您提供優質參考資料,若有不當之處,請指正。物理動能定理(題型及祥例) 1、動能定理應用的基本步驟應用動能定理涉及一個過程,兩個狀態所謂一個過程是指做功過程,應明確該過程各外力所做的總功;兩個狀態是指初末兩個狀態的動能動能定理應用的基本步驟是:選取研究對象,明確并分析運動過程分析受力及各力做功的情況,受哪些力?每個力是否做功?在哪段位移過程中做功?正功?負功?做多少功?求出代數和明確過程始末狀態的動能Ek1及EK2列方程 W=EK2一Ek1,必要時注意分析題目的潛在條件,補充方程進行求解2、應用動能定理的優越性(1)由于動能定理反映的是物體兩個狀態的動能變化與其合力所做功的量值關系,所以對
2、由初始狀態到終止狀態這一過程中物體運動性質、運動軌跡、做功的力是恒力還是變力等諸多問題不必加以追究,就是說應用動能定理不受這些問題的限制(2)一般來說,用牛頓第二定律和運動學知識求解的問題,用動能定理也可以求解,而且往往用動能定理求解簡捷可是,有些用動能定理能夠求解的問題,應用牛頓第二定律和運動學知識卻無法求解可以說,熟練地應用動能定理求解問題,是一種高層次的思維和方法,應該增強用動能定理解題的主動意識(3)用動能定理可求變力所做的功在某些問題中,由于力F的大小、方向的變化,不能直接用W=Fscos求出變力做功的值,但可由動能定理求解一、整過程運用動能定理(一)水平面問題1、一物體質量為2kg
3、,以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行。從某時刻起作用一向右的水平力,經過一段時間后,滑塊的速度方向變為水平向右,大小為4m/s,在這段時間內,水平力做功為( )A. 0 B. 8J C. 16J D. 32J2、 一個物體靜止在不光滑的水平面上,已知m=1kg,u=0.1,現用水平外力F=2N,拉其運動5m后立即撤去水平外力F,求其還能滑 m(g取)S2S1LV0V03、總質量為M的列車,沿水平直線軌道勻速前進,其末節車廂質量為m,中途脫節,司機發覺時,機車已行駛L的距離,于是立即關閉油門,除去牽引力,如圖所示。設運動的阻力與質量成正比,機車的牽引力是恒定的。當列車的兩部分都停止時,它們的
4、距離是多少?(2) 豎直面問題(重力、摩擦力和阻力)1、人從地面上,以一定的初速度將一個質量為m的物體豎直向上拋出,上升的最大高度為h,空中受的空氣阻力大小恒力為f,則人在此過程中對球所做的功為( )A. B. C. D. 2、一小球從高出地面H米處,由靜止自由下落,不計空氣阻力,球落至地面后又深入沙坑h米后停止,求沙坑對球的平均阻力是其重力的多少倍。(三)斜面問題1、如圖所示,斜面足夠長,其傾角為,質量為m的滑塊,距擋板P為S0,以初速度V0沿斜面上滑,滑塊與斜面間的動摩擦因數為,滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力,若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失,求滑塊在斜面上經過的總路程為多少
5、?2、一塊木塊以初速度沿平行斜面方向沖上一段長L=5m,傾角為的斜面,見圖所示木塊與斜面間的動摩擦因數,求木塊沖出斜面后落地時的速率(空氣阻力不計,)。ABChS1S23、如圖所示,小滑塊從斜面頂點A由靜止滑至水平部分C點而停止。已知斜面高為h,滑塊運動的整個水平距離為s,設轉角B處無動能損失,斜面和水平部分與小滑塊的動摩擦因數相同,求此動摩擦因數。(四)圓弧1、如圖所示,質量為m的物體A,從弧形面的底端以初速v0往上滑行,達到某一高度后,又循原路返回,且繼續沿水平面滑行至P點而停止,則整個過程摩擦力對物體所做的功 。(五)圓周運動1、如圖所示,質量為m的物塊與轉臺之間的動摩擦因數為,物體與轉
6、軸相距R,物塊隨轉臺由靜止開始運動,當轉速增加到某值時,物塊即將在轉臺上滑動,此時,轉臺已開始做勻速運動,在這一過程中,摩擦力對物體做的功為( )A.B. C. D. 2、一個質量為m的小球拴在繩一端,另一端受大小為F1拉力作用,在水平面上作半徑為R1的勻速圓周運動,如圖所示,今將力的大小變為F2,使小球在半徑為R2的軌道上運動,求此過程中拉力對小球所做的功。2、 分過程運用動能定理1、一個物體以初速度v豎直向上拋出,它落回原處時的速度為,設運動過程中阻力大小保持不變,則重力與阻力之比為( )A. B. C. D. 2、質量為m的物體以速度v豎直向上拋出,物體落回地面時,速度大小為3/4v,設
7、物體在運動中所受空氣阻力大小不變,求: (1)物體運動中所受阻力大小; (2)若碰撞中無機械能損失,求物體運動的總路程。三、動能定理求變力做功問題1.、如圖所示,質量為m的小球用長L的細線懸掛而靜止在豎直位置。在下列三種情況下,分別用水平拉力F將小球拉到細線與豎直方向成角的位置。在此過程中,拉力F做的功各是多少?用F緩慢地拉;( )F為恒力;( )若F為恒力,而且拉到該位置時小球的速度剛好為零。( )可供選擇的答案有A. B C D2、 假如在足球比賽中,某球員在對方禁區附近主罰定位球,并將球從球門右上角擦著橫梁踢進球門球門的高度為h,足球飛入球門的速度為v,足球的質量為m,不計空氣阻力和足球
8、的大小,則該球員將足球踢出時對足球做的功W為。ABCR3.如圖所示,AB為1/4圓弧軌道,半徑為0.8m,BC是水平軌道,長L=3m,BC處的摩擦系數為1/15,今有質量m=1kg的物體,自A點從靜止起下滑到C點剛好停止。求物體在軌道AB段所受的阻力對物體做的功。4、如圖4-12所示,質量為m 的物體靜放在水平光滑的平臺上,系在物體上的繩子跨過光滑的定滑輪由地面以速度v0向右勻速走動的人拉著,設人從地面上且從平臺的邊緣開始向右行至繩和水平方向成30角處,在此過程中人所做的功為: A. B. C. D.4、 動能定理求連接體問題1、如圖所示,mA=4kg,mB=1kg,A與桌面間的動摩擦因數=0
9、.2,B與地面間的距離s=0.8m,A、B間繩子足夠長,A、B原來靜止,求:(g取10m/s2)(1)B落到地面時的速度為多大;(2)B落地后,A在桌面上能繼續滑行多遠才能靜止下來。 2、如圖,質量為m1的物體A經一輕質彈簧與下方地面上的質量為m2的物體B相連,彈簧的勁度系數為k,A、B都處于靜止狀態。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪,一端連物體A,另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處于伸直狀態,A上方的一段繩沿豎直方向。現在掛鉤上升一質量為m3的物體C并從靜止狀態釋放,已知它恰好能使B離開地面但不繼續上升。若將C換成另一個質量為(m1m2)的物體D,仍從上述初始位置由靜止狀態釋放,則這次B剛離地時
10、D的速度的大小是多少?已知重力加速度為g。動能定理練習題1、一質量為1kg的物體被人用手由靜止向上提高1m,這時物體的速度是2m/s,求:(1)物體克服重力做功. (2)合外力對物體做功. (3)手對物體做功.解:(1) m由A到B: 克服重力做功 不能寫成:. 在沒有特別說明的情況下,默認解釋為重力所做的功,而在這個過程中重力所做的功為負. (2) m由A到B,根據動能定理 也可以簡寫成:“m:”,其中表示動能定理.:(3) m由A到B: 2、一個人站在距地面高h = 15m處,將一個質量為m = 100g的石塊以v0 = 10m/s的速度斜向上拋出. (1)若不計空氣阻力,求石塊落地時的速
11、度v.(2)若石塊落地時速度的大小為vt = 19m/s,求石塊克服空氣阻力做的功W.解:(1) m由A到B:根據動能定理:(2) m由A到B,根據動能定理 此處寫的原因是題目已明確說明W是克服空氣阻力所做的功. :3a、運動員踢球的平均作用力為200N,把一個靜止的質量為1kg的球以10m/s的速度踢出,在水平面上運動60m后停下. 求運動員對球做的功?3b、如果運動員踢球時球以10m/s迎面飛來,踢出速度仍為10m/s,則運動員對球做功為多少?解:(3a)球由O到A,根據動能定理 踢球過程很短,位移也很小,運動員踢球的力又遠大于各種阻力,因此忽略阻力功. :(3b)球在運動員踢球的過程中,
12、根據動能定理 結果為0,并不是說小球整個過程中動能保持不變,而是動能先轉化為了其他形式的能(主要是彈性勢能,然后其他形式的能又轉化為動能,而前后動能相等. :4、在距離地面高為H處,將質量為m的小鋼球以初速度v0豎直下拋,落地后,小鋼球陷入泥土中的深度為h求:(1)求鋼球落地時的速度大小v. (2)泥土對小鋼球的阻力是恒力還是變力?(3)求泥土阻力對小鋼球所做的功. (4)求泥土對小鋼球的平均阻力大小.解:(1) m由A到B:根據動能定理: (2)變力 此處無法證明,但可以從以下角度理解:小球剛接觸泥土時,泥土對小球的力為0,當小球在泥土中減速時,泥土對小球的力必大于重力mg,而當小球在泥土中
13、靜止時,泥土對小球的力又恰等于重力mg. 因此可以推知,泥土對小球的力為變力. . (3) m由B到C,根據動能定理:(3) m由B到C:5、在水平的冰面上,以大小為F=20N的水平推力,推著質量m=60kg的冰車,由靜止開始運動. 冰車受到的摩擦力是它對冰面壓力的0. 01倍,當冰車前進了s1=30m后,撤去推力F,冰車又前進了一段距離后停止. 取g = 10m/s2. 求:(1)撤去推力F時的速度大小. (2)冰車運動的總路程s.解: (1) m由1狀態到2狀態:根據動能定理:(2) m由1狀態到3狀態 也可以用第二段來算,然后將兩段位移加起來. 計算過程如下:m由2狀態到3狀態:根據動能
14、定理:則總位移. :根據動能定理:6、如圖所示,光滑1/4圓弧半徑為0.8m,有一質量為1.0kg的物體自A點從靜止開始下滑到B點,然后沿水平面前進4m,到達C點停止. 求:(1)在物體沿水平運動中摩擦力做的功.(2)物體與水平面間的動摩擦因數.解:(1) m由A到C 也可以分段計算,計算過程略. :根據動能定理:(2) m由B到C:7、粗糙的1/4圓弧的半徑為0.45m,有一質量為0.2kg的物體自最高點A從靜止開始下滑到圓弧最低點B時,然后沿水平面前進0.4m到達C點停止. 設物體與軌道間的動摩擦因數為0.5 (g = 10m/s2),求:(1)物體到達B點時的速度大小.(2)物體在圓弧軌
15、道上克服摩擦力所做的功.解:(1) m由B到C:根據動能定理:(2) m由A到B:根據動能定理: 克服摩擦力做功8、質量為m的物體從高為h的斜面上由靜止開始下滑,經過一段水平距離后停止,測得始點與終點的水平距離為s,物體跟斜面和水平面間的動摩擦因數相同,求:摩擦因數證:設斜面長為l,斜面傾角為,物體在斜面上運動的水平位移為,在水平面上運動的位移為,如圖所示 題目里沒有提到或給出,而在計算過程中需要用到的物理量,應在解題之前給出解釋。.m由A到B:根據動能定理:又、則 具體計算過程如下:由,得:由,得:即: 即:證畢.9、質量為m的物體從高為h的斜面頂端自靜止開始滑下,最后停在平面上的B點. 若
16、該物體從斜面的頂端以初速度v0沿斜面滑下,則停在平面上的C點. 已知AB = BC,求物體在斜面上克服摩擦力做的功.解:設斜面長為l,AB和BC之間的距離均為s,物體在斜面上摩擦力做功為.m由O到B:根據動能定理:m由O到C:根據動能定理:克服摩擦力做功10、汽車質量為m = 2103kg,沿平直的路面以恒定功率20kW由靜止出發,經過60s,汽車達到最大速度20m/s. 設汽車受到的阻力恒定. 求:(1)阻力的大小. (2)這一過程牽引力所做的功. (3)這一過程汽車行駛的距離.解由于種種原因,此題給出的數據并不合適,但并不妨礙使用動能定理對其進行求解. :(1)汽車速度v達最大時,有,故:
17、 (2)汽車由靜止到達最大速度的過程中:(2)汽車由靜止到達最大速度的過程中,由動能定理: 11AB是豎直平面內的四分之一圓弧軌道,在下端B與水平直軌道相切,如圖所示。一小球自A點起由靜止開始沿軌道下滑。已知圓軌道半徑為R,小球的質量為m,不計各處摩擦。求(1)小球運動到B點時的動能;AROmBC(2)小球經過圓弧軌道的B點和水平軌道的C點時,所受軌道支持力NB、NC各是多大?(3)小球下滑到距水平軌道的高度為時速度的大小和方向;解:(1)m:AB過程:動能定理RmBDAOR/230oCvD (2) m:在圓弧B點:牛二律 將代入,解得 NB=3mg 在C點:NC =mg(3) m:AD:動能
18、定理 ,方向沿圓弧切線向下,與豎直方向成.12固定的軌道ABC如圖所示,其中水平軌道AB與半徑為R/4的光滑圓弧軌道BC相連接,AB與圓弧相切于B點。質量為m的小物塊靜止在水一平軌道上的P點,它與水平軌道間的動摩擦因數為=0.25,PB=2R。用大小等于2mg的水平恒力推動小物塊,當小物塊運動到B點時,立即撤去推力(小物塊可視為質點)(1)求小物塊沿圓弧軌道上升后,可能達到的最大高度H;ABCORP(2)如果水平軌道AB足夠長,試確定小物塊最終停在何處?解:(1)也可以整體求解,解法如下:m:BC,根據動能定理:其中:F=2mg,f=mg m:PB,根據動能定理:其中:F=2mg,f=mg v=7Rgm:BC,根據動能定理: v=5Rgm:C點豎直上拋,根據動能定理: h=2.5R H=h+R=3.5R(2)物塊從H返回A點,根據動能定理:mgH-mgs=0-0 s=14R小物塊最終停在B右側14R處13如圖所示,位于豎直平面內的光滑軌道,由一段斜的直軌道與之相切的圓形軌道連接而成,圓形軌道的半徑為R。一質量為m的小物塊(視為質點)從斜軌道上某處由靜止開始下滑,然后沿圓形軌道運動。(g為重力加速度)(1)要使物塊能恰好通過圓軌道最高點,求物塊初始位置相對于圓
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