必修2 动能定理及其应用.ppt

滑块继续运动的最长时间 ，当t≥tm时，小球落地时 距滑块左端的水平距离 当ttm时，小球落地时距滑块左端的水平距离 答案： 考点3 动能定理与图像结合问题　【考点解读】解决物理图像问题的基本步骤 (1)观察题目给出的图像,弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义。 (2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。 (3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点,图线下的面积所对应的物理意义,分析解答问题。或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量。 拓展 延伸 【典例透析3】(2013·潍坊模拟)2012年伦敦奥运会女子10米(即跳台距水面10m)跳台比赛中,我国小将陈若琳技压群芳夺得冠军。设运动员质量为m=50kg,其体形可等效为长度L=1.0m,直径d=0.3m的圆柱体,不计空气阻力,当她跳起到达最高点时,她的重心离跳台台面的高度为0.70m,在从起跳到接触水面过程中完成一系列动作,入水后水的等效阻力F(不包括浮力)作用于圆柱体的下端面,F的数值随入水深度y变化的函数图像如图所示,该直线与F轴相交于F=2.5mg处,与y轴相交于y=h(某一未知深度)处,为了确保运动员的安全,水池必须有一定的深度,已知水的密度ρ=1×103kg/m3,g取10m/s2,根据以上的数据估算： (1)起跳瞬间所做的功; (2)从起跳到接触水面过程的时间; (3)跳水池至少应为多深?(保留两位有效数字) 【解题探究】(1)请对运动员在入水后进行受力分析,哪些力 是变力? ①受到的力：_________________。 ②变力：___________。 重力、浮力、阻力 阻力、浮力 (2)试分析运动员受到的阻力和浮力的变化特点。 提示：①由图像可知,阻力F随入水深度y线性减小,可用平均力求解。 ②入水过程中浮力逐渐增大,入水后浮力大小不变。 (3)各力做功的情况如何? 提示：重力做正功,浮力和阻力做负功,各力做功过程中的位移大小不同。 【解析】(1)起跳瞬间做功W=mgh1,h1=0.70m- =0.2m,代入 数据得W=100J。 (2)从起跳到接触水面为竖直上抛运动, =mgh1,代入数据 得v0=2m/s, 据位移公式：-h2=v0t- gt2,h2=10m,代入数据得t=1.63s。 (3)由F-y图像可知,阻力F随y均匀变化,故平均阻力为 。从起 跳到入水至最低点,设水池至少深为h,根据动能定理得 式中F浮=ρgV= 代入数据,得h=6.6m。 答案：(1)100J　(2)1.63s　(3)6.6m 【总结提升】图像所围“面积”的意义 (1)v-t图：由公式x=vt可知,v-t图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移。 (2)a-t图：由公式Δv=at可知,a-t图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。 (3)F-x图：由公式W=Fx可知,F-x图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。 (4)P-t图：由公式W=Pt可知,P-t图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。 【变式训练】(2013·杭州模拟)静止在水平面上的物块在如图甲所示的水平拉力作用下做直线运动,其速度—时间图像如图乙所示,若物块与水平面间的动摩擦因数处处相同,则(　　) A.F1+F3=2F2 B.F1+F32F2 C.全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功 D.全过程拉力做的功等于零 【解析】选A、C。由图乙可知,物块在0～1s和3～4s时间内的加速度大小相等,方向相反,设加速度大小为a,摩擦力大小为Ff,据牛顿第二定律可得： F1-Ff=ma,Ff-F3=ma,所以F1+F3=2Ff。 物块在1～3s内做匀速运动,有F2=Ff,所以F1+F3=2Ff=2F2,故A对B错;根据动能定理,全过程中合力做功为0,拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功,故C对D错,所以本题选A、C。 【典例透析】如图,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中,下列说法正确的是(　　) 考查内容 利用动能定理分析功、能关系问题 A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和 B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C.木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能 D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和 【规范解答】选C、D。木箱加速上滑的过程中,拉力F做正功, 重力和摩擦力做负功,支持力不做功。由动能定理得：WF-WG- WFf= mv2-0。即WF=WG+WFf+ mv2,A、B错误;又因克服重力做功 WG等于物体增加的重力势能,所以WF