高中物理动能动能定理学案设计

这是一份高中物理动能动能定理学案设计，共6页。
情景导学：如图所示，物体(可看成质点)沿一粗糙曲面从A点无初速度下滑，当滑至曲面的最低点B点时，下滑的竖直高度为h，此时物体的速度为v。若物体的质量为m，重力加速度为g。则：
(1)下滑过程中阻力是恒力还是变力？
(2)怎样求解物体在下滑过程中克服阻力所做的功？
答案 (1)变力。
(2)物体从A下滑到B的过程由动能定理得mgh－W克f＝eq \f(1,2)mv2 解得W克f＝mgh－eq \f(1,2)mv2。
1、变力做的功
在某些问题中，由于力F的大小、方向变化，不能用W＝Flcs α求出变力做的功，可利用动能定理解决，即变力做的功和其他力做的功的代数和(或合力做的功)等于物体动能的变化。
2、用动能定理求解变力做功的方法
(1)分析物体的受力情况，确定做功过程中的哪些力是恒力，哪些力是变力。如果是恒力，写出恒力做功的表达式；如果是变力，用相应功的符号表示出变力做的功。
(2)分析物体的运动过程，确定其初、末状态的动能。
(3)运用动能定理列式求解。
专题讲练1
1.1、动能定理求变力的功
1、如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一质量为m的小球向右滑行，并冲上固定在水平地面上的斜面。设小球在斜面最低点A的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面高度为h，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，则从A到C的过程中弹簧弹力做的功是( A )
A．mgh－eq \f(1,2)mv2 B.eq \f(1,2)mv2－mgh C．－mgh D．－(mgh＋eq \f(1,2)mv2)
2、一名运动员的某次训练过程中，转盘滑雪机绕垂直于盘面的固定转轴以角速度ω＝0.5 rad/s顺时针匀速转动，质量为60 kg的运动员(含滑雪板)在盘面上离转轴10 m半径上滑行，滑行方向与转盘转动方向相反，在最低点的速度大小为10 m/s，滑行半周到最高点的速度大小为8 m/s，该过程中，运动员所做的功为6 500 J，已知盘面与水平面夹角为18°，g取10 m/s2，sin 18°＝0.31，cs 18°＝0.95，则该过程中运动员克服阻力做的功为( C )
A．4 240 J B．3 740 J C．3 860 J D．2 300 J
3、如图所示，一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从最低点P点缓慢地移到Q点。此时轻绳与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g，则拉力F所做的功为( D )
A．FLcs θ B．FLsin θ
C．mgLcs θ D．mgL(1－cs θ)
4、质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一水平轻弹簧O端相距s，如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧接触后，弹簧的最大压缩量为x，重力加速度为g，则从开始接触到弹簧被压缩至最短(弹簧始终在弹性限度内)，物体克服弹簧弹力所做的功为( A )
A.eq \f(1,2)mv02－μmg(s＋x) B.eq \f(1,2)mv02－μmgx
C．μmgs D．μmg(s＋x)
5、如图所示，一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中(容器固定)，由静止开始自边缘上的一点A滑下，到达最低点B时，它对容器的正压力为FN。重力加速度为g，则质点自A滑到B的过程中，摩擦力对其所做的功为( A)
A.eq \f(1,2)R(FN－3mg)B.eq \f(1,2)R(3mg－FN)
C.eq \f(1,2)R(FN－mg)D.eq \f(1,2)R(FN－2mg)
解析 在B点有FN－mg＝meq \f(v2,R)，得EkB＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(1,2)(FN－mg)R。质点由A滑到B的过程中运用动能定理得mgR＋Wf＝eq \f(1,2)mv2－0，解得Wf＝eq \f(1,2)R(FN－3mg)，故A正确。
6、如图所示，质量为m的物块与水平转台之间的动摩擦因数为μ，物块与转台转轴相距R，物块随转台由静止开始转动并计时，在t1时刻转速达到n，物块即将开始滑动。保持转速n不变，继续转动到t2时刻。则( D )
A.在0～t1时间内，摩擦力做功为零
B.在t1～t2时间内，摩擦力做功为2μmgR
C.在0～t1时间内，摩擦力做功为2μmgR
D.在0～t1时间内，摩擦力做功为eq \f(1,2)μmgR
7、如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m的小球自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的压力大小为2mg，g为重力加速度的大小。小球自P点滑到Q点的过程中，克服摩擦力所做的功为( C )
A.eq \f(1,4)mgR B.eq \f(1,3)mgR C.eq \f(1,2)mgR D.eq \f(π,4)mgR
解析 在最低点，根据牛顿第三定律可知，轨道对小球的支持力大小为F＝2mg，根据牛顿第二定律可得F－mg＝meq \f(v2,R)，从P点到最低点Q的过程，由动能定理可得mgR－W克f＝eq \f(1,2)mv2，联立可得W克f＝eq \f(1,2)mgR，选项C正确。
8、如图所示，AB为四分之一圆弧轨道，BC为水平直轨道，两轨道在B点平滑连接，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C处停止，不计空气阻力，重力加速度为g，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为( D )
A.eq \f(1,2)μmgR B.eq \f(1,2)mgR C．mgR D．(1－μ)mgR
解析 设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，对物体从A到C的全过程，由动能定理得mgR－WAB－μmgR＝0，故WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR。故选D。
9、如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的小球自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。小球滑到轨道最低点N时，对轨道的压力大小为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示小球从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，不计空气阻力，则( C)
A．W＝eq \f(1,2)mgR，小球恰好可以到达Q点
B．W>eq \f(1,2)mgR，小球不能到达Q点
C．W＝eq \f(1,2)mgR，小球到达Q点后，继续上升一段距离
D．Weq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(1,μ)))RB.s＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(1,μ)))R
C.sWf，可知s