8.3.2 课件：动能定理在多过程问题中的应用.pptx

动能定理在多过程问题中的应用

情境导入这是一位单板滑雪运动员，我们观察到他在赛道上先是做曲线运动，然后又做匀加速直线运动。从运动学上讲就是多过程问题，原来我们解决此类问题的关键在于把握住运动连接点的速度，使用牛顿运动定律和运动学公式，按照程序来处理，现在我们学习了动能定理，大家一起来看看能否让问题变得更简单。

应用探究例.如图所示，装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光滑的，水平轨道BC的长度S=5m，轨道CD足够长且倾角θ=37°，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1=4.30m、h2=1.35m。现让质量为m的小滑块(可视为质点)自A点由静止释放。已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2。求：(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离。SABCDh2h1vDθα

应用探究(1)求解小滑块第一次到达D点时的速度？动力学思路：A到B匀加速直线运动：B到C匀减速直线：C到D匀减速直线：SABCDh2h1vDθα

应用探究(1)求解小滑块第一次到达D点时的速度？动能定理思路：对小滑块从A到D使用动能定理得：SABCDh2h1vDθα

应用探究(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；C到D再返回到C，因为光滑，所以是双向匀减速直线运动A到C过程使用动能定理SABCDh2h1vDθα

应用探究对A到C过程使用动能定理得：在斜面上运动时：(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；SABCDh2h1vDθα

应用探究(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离；全过程使用动能定理得：SABCDh2h1vDθα

应用探究总结：1.优先使用动能定理的情况：(1)物理过程中不涉及加速度、时间的问题；(2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题；(3)曲线运动问题，或者变力做功的问题。2.多过程问题注意事项：(1)运用动能定理解决问题时，选择合适的研究过程能使问题得以简化；当物体的运动过程包含几个运动性质不同的子过程时，可以选择一个、几个或全部子过程作为研究过程。(2)当选择全部子过程作为研究过程，涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时，要注意运用它们的功能特点：①重力的功取决于物体的初、末位置，与路径无关；②大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积。

应用探究例.水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2kg，A、B之间的距离为L2＝3m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4m/s，水平向右。g取10m/s2。求：(1)赛车和地面间的动摩擦因数；(2)弹簧被压缩的最大距离。运动过程分析：接触弹簧之前匀加速直线和弹簧相互作用有减速有加速，且弹簧弹力做功为变力功匀减速直线离开弹簧后

应用探究(1)赛车和地面间的动摩擦因数；从赛车离开弹簧到静止过程使用动能定理：(2)假设弹簧的最大压缩量为x，对赛车的全过程使用动能定理得：

应用探究例.某遥控赛车比赛路径如图所示，赛车从起点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动，已知赛车质量m=0.1kg，通电后以恒定功率P=1.5W工作，进入竖直轨道前受到的阻力恒为0.3N，随后在运动中受到的阻力均可不计。图中L=10m，R=0.32m。问要是赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？(g取10m/s2)分析：完成比赛要求赛车能通过最高点想一想：涉及时间问题是不是一定不能使用动能定理呢？

应用探究解析：赛车在圆轨道最高点时有：从A点开始到达最高点由动能定理得：联立以上两式：

课堂小结子过程分析曲线运动变力作用不涉及时间求解恒定功率：W=Pt灵活选择过程(可以是某一子过程，也可以是某些子过程，还可以是全程)注意过程中不同力做功的特点