高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第3-4節(jié) 勢(shì)能；動(dòng)能 動(dòng)能定理 4 利用動(dòng)能定理巧解變力功學(xué)案 教科版必修2.doc

利用動(dòng)能定理巧解變力功1、 考點(diǎn)突破：知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型說(shuō)明利用動(dòng)能定理巧解變力功1. 熟練掌握功的計(jì)算方法；2. 掌握動(dòng)能定理的解題思路；3. 掌握利用動(dòng)能定理求解變力功的方法。選擇題計(jì)算題屬于高考重點(diǎn)，既是高頻考點(diǎn)同時(shí)也是高考的難點(diǎn)，是解決變力功問(wèn)題最簡(jiǎn)潔、最有效的方法，考查的主線(xiàn)是從能量觀點(diǎn)解決問(wèn)題。二、重難點(diǎn)提示：重點(diǎn)：用動(dòng)能定理求解變力功的方法。難點(diǎn)：區(qū)分恒力功和變力功。一、利用動(dòng)能定理解決變力做功應(yīng)注意的問(wèn)題1. 動(dòng)能定理：。 說(shuō)明：動(dòng)能變化涉及兩個(gè)狀態(tài)，做功涉及一個(gè)過(guò)程。2. 求外力總功的方法a . 先求合外力，再求合外力做的功；b . 先求各個(gè)力做的功，再求代數(shù)和。3. 用動(dòng)能定理解題的步驟：a . 選擇研究對(duì)象，明確研究過(guò)程；b. 對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，分析各個(gè)力所做的功；c. 分析這個(gè)過(guò)程的初末兩個(gè)狀態(tài)，解決初末動(dòng)能問(wèn)題；d . 列動(dòng)能定理表達(dá)式，求解問(wèn)題。二、解決變力做功的方法總結(jié)1. 與勢(shì)能相關(guān)的變力，可以由勢(shì)能的變化來(lái)求解，如彈簧彈力、萬(wàn)有引力和電場(chǎng)力；2. 全程變力分段恒力，如滑動(dòng)摩擦力和空氣阻力等；3. 利用變力對(duì)位移的平均作用力來(lái)求解，尤其是力與位移成正比時(shí)；4. 利用F-x圖象中的面積來(lái)解決；5. 利用功率來(lái)解決，比如在機(jī)車(chē)以額定功率啟動(dòng)過(guò)程中牽引力的做功；6. 利用動(dòng)能的變化和已知力的功來(lái)求解。例題1 如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)懸于O點(diǎn)，與O點(diǎn)處于同一水平線(xiàn)上的P點(diǎn)處有一個(gè)光滑的細(xì)釘，已知OP，在A點(diǎn)給小球一個(gè)水平向左的初速度v0，發(fā)現(xiàn)小球恰能到達(dá)跟P點(diǎn)在同一豎直線(xiàn)上的最高點(diǎn)B。求：（1）小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速率；（2）若不計(jì)空氣阻力，則初速度v0為多少；（3）若初速度v03，則小球在從A到B的過(guò)程中克服空氣阻力做了多少功？思路分析：（1）小球恰能到達(dá)最高點(diǎn)B，有mg，得vB ；（2）若不計(jì)空氣阻力，從AB由動(dòng)能定理得mg（L）mvB2mv02解得v0；（3）由動(dòng)能定理得mg（L）Wfmv B2mv02解得WfmgL。答案：（1）（2）（3）mgL例題2 如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上，環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ?，F(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的初速度v0，如果環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中還受到一個(gè)方向始終豎直向上的力F的作用，已知力F= k v（k為常數(shù)，v為環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度）,試求環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功。（假設(shè)桿足夠長(zhǎng)）思路分析：當(dāng)mg=kv0時(shí)，即v0=時(shí),環(huán)作勻速運(yùn)動(dòng)，Wf=0，環(huán)克服摩擦力所做的功為零；當(dāng)mgkv0時(shí)，即v0時(shí)，環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，v減少，最終環(huán)靜止，Wf=，環(huán)克服摩擦力所做的功為；當(dāng)mgkv0時(shí)，即v0時(shí)，環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，v減少，F(xiàn)減少，減少到mg=kv時(shí)，環(huán)作勻速運(yùn)動(dòng)，Wf=,環(huán)克服摩擦力所做的功為。答案：v0=時(shí)，環(huán)克服摩擦力所做的功為零；v0時(shí)，環(huán)克服摩擦力所做的功為；v0時(shí)，環(huán)克服摩擦力所做的功為?！疽族e(cuò)警示】應(yīng)用動(dòng)能定理求變力做功時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題（1）所求的變力的功不一定為總功，故所求的變力的功不一定等于Ek；（2）若有多個(gè)力做功時(shí)，必須明確各個(gè)力做功的正負(fù)，待求的變力的功若為負(fù)功，可以設(shè)克服該力做功為W，則表達(dá)式中應(yīng)用W；也可以設(shè)變力的功為W，則字母W本身含有負(fù)號(hào)。滿(mǎn)分訓(xùn)練：如圖所示，一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在半徑為R的半球形容器中（容器固定）由靜止開(kāi)始自邊緣上的A點(diǎn)滑下，到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，它對(duì)容器的正壓力為FN，重力加速度為g，則質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中，摩擦力對(duì)其所做的功為（）A. R（FN3mg） B. R（3mgFN）C. R（FNmg） D. R（FN2mg）思路分析：質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，它對(duì)容器的正壓力為FN，根據(jù)牛頓第二定律有FNmgm，根據(jù)動(dòng)能定理，質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中有WfmgRmv2，故摩擦力對(duì)其所做的功WfRFNmgR，故A項(xiàng)正確。答案：A