2024春高中物理第8章机械能守恒定律素养提升课6动能定理机械能守恒定律及功能关系的应用课件（人教版必修第二册）

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第八章　机械能守恒定律素养提升课(六)　动能定理、机械能守恒定律及功能关系的应用关键能力·情境探究达成01探究1　利用动能定理处理多过程问题1．平抛运动、圆周运动属于曲线运动，若只涉及位移和速度而不涉及时间，应优先考虑用动能定理列式求解。2．用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，让草图帮助我们理解物理过程和各量关系。3．若物体的运动过程包含多个运动阶段，可分段应用动能定理，也可全程运用动能定理。若不涉及中间量，全程应用动能定理更简单、更方便。若涉及多个力做功，应注意力与位移的对应性。【典例1】　如图所示，ABCD为一竖直平面内的轨道，其中BC水平，A点比BC高出10 m，BC长1 m，AB和CD轨道光滑。一质量为1 kg的物体，从A点以4 m/s的速度开始运动，经过BC后滑到高出C点10.3 m的D点速度为0。求：(取g＝10 m/s2)(1)物体与BC轨道间的动摩擦因数；(2)物体第5次经过B点时的速度。[思路点拨]　(1)重力做功与物体运动路径无关，其大小为mgΔh，但应注意做功的正、负。(2)物体第5次经过B点时在水平面BC上的路径为4sBC。  [拓展]　在上例中，不改变任何条件，物体最后停止的位置(距B点多少米)。 [答案]　距B点0.4 m规律方法　动能定理在多过程问题中的应用技巧(1)当物体运动过程中涉及多个力做功时，各力对应的位移可能不相同，计算各力做功时，应注意各力对应的位移。计算总功时，应计算整个过程中出现过的各力做功的代数和。(2)研究初、末动能时，只需关注初、末状态，不必关心中间运动的细节。[跟进训练]1．如图所示，一根放置于水平地面的轻质弹簧一端固定在竖直的墙壁上，处于原长时另一端位于C点，一质量为1 kg的物体以4 m/s的初速度沿水平地面的A点处向右运动，物体可视为质点，压缩弹簧反弹后刚好停在了AC的中点B，已知物体与水平地面的动摩擦因数为0.2, A、C之间的距离为2 m，则整个过程中弹簧的最大弹性势能为( g取10 m/s2)(　　)A．3 J　　　 B．4 JC．5 J D．6 J√ 2．小明用如图所示轨道探究滑块的运动规律。长 L1＝1 m的斜轨道倾角为α＝37°，斜轨道底端平滑连接长 L2＝0.1 m的水平轨道，水平轨道左端与半径R＝0.2 m的光滑半圆形轨道底端B平滑连接。将质量m＝0.05 kg的滑块(可不计大小)从斜轨道顶端释放，滑块与斜轨道及水平轨道间的动摩擦因数均为μ＝0.3。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2。(1)若无初速度释放滑块，求滑块到达B点时对半圆形轨道压力FN的大小； [答案]　2.15 N　(2)为保证滑块能到达半圆形轨道顶端A，应至少以多大速度v1释放滑块？  探究2　机械能守恒定律和动能定理的综合应用1．机械能守恒定律和动能定理的比较2．适用范围(1)动能定理：恒力做功、变力做功、分段做功、全程做功等均可适用。(2)机械能守恒定律：只有系统内的弹力或重力做功。【典例2】　如图所示为2022年北京冬奥会跳台滑雪场馆“雪如意”的赛道示意图，由助滑区、空中飞行区、着陆缓冲区等组成。运动员保持蹲踞姿势从A点由静止出发沿直线向下加速运动，经过距离A点s＝20 m处的P点时，运动员的速度为v1＝50.4 km/h。运动员滑到B点时快速后蹬，以v2＝90 km/h 的速度飞出，经过一段时间的空中飞行，以v3＝126 km/h的速度在C点着地。已知B、C两点间的高度差h＝80 m，运动员的质量m＝60 kg，重力加速度g取9.8m/s2，计算结果均保留两位有效数字。求：(1)A到P过程中运动员的平均加速度大小； [答案]　4.9 m/s2　(2)以B点为零势能参考点，到C点时运动员的机械能； [答案]　－1.0×104 J　(3)从B点起跳后到C点落地前的飞行过程中，运动员克服阻力做的功。 [答案]　2.9×104 J √ 4．跷跷板是一种常见的游乐设施。两人对坐两端，轮流用脚蹬地，使一端上升，另一端下落，如此反复。如图所示，质量分别为2m、m的甲、乙两人对坐在跷跷板的两端，跷跷板的长度为L，开始时甲所在端着地，跷跷板与水平面之间的夹角为α＝30°，甲蹬地后恰好让乙所在端着地，该过程中甲、乙两人的速度大小始终相等且乙的脚未与地面接触。假设在跷跷板转动过程中甲、乙两人均可看成质点，跷跷板的质量、转轴处的摩擦和甲蹬地过程中跷跷板转动的角度均忽略不计，重力加速度为g，求：(1)甲蹬地结束时甲的速度大小v；  (2)甲蹬地结束至乙所在端着地过程中，跷跷板对乙做的功W。  探究3　能量守恒定律、功能关系的理解和应用1．能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。2．功能关系概述(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是能量之间转化的过程。(2)功是能量转化的量度。做了多少功，就有多少能量发生转化。3．功与能的关系：由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下表。 √√  √√