动能定理
(1) 动能22
1
mV E k =
是物体运动的状态量,而动能的变化ΔE K 是与物理过程有关的过程量。
(2)动能定理的表述
合外力做的功等于物体动能的变化。
(这里的合外力指物体受到的所有外力的合力,包括重力)。
表达式为W=ΔE K .
动能定理也可以表述为:外力对物体做的总功等于物体动能的变化。
功和动能都是标量,动能定理表达式是一个标量式,不能在某一个方向上应用动能定理。
例题分析:
例1: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 的作用下,从平衡位置P 点缓慢地移动到Q 点,如图所示,则力F 所做的功为( ) A .θcos mgL
B .θsin Fl
C .)cos 1(θ-mgL
D .FL
应用动能定理简解多过程题型。
物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程),此时可以分段考虑,也可以对全过程考虑,但如能对整个过程利用动能定理列式则使题型简化。
例2、如图所示,物体置于倾角为37度的斜面的底端,在恒定的沿斜面向上的拉力的作用下,由静止开始沿斜面向上运动。
F 大小为2倍物重,斜面与物体的动摩擦因数为0.5,求物体运动5m 时速度的大小。
(g=10m/s 2)
例3:如图所示,AB 为四分之一圆弧轨道,半径为0.8m ,BC 是水平轨道,长3m ,BC 处的动摩擦因数为1
15
μ=。
现有质量m =1kg 的物体,自A 点从静止起下滑到C 点刚好停止。
求:(1)物体在轨道AB 段所受的阻力对物体做的功。
(2)物体下滑到B 点时对圆弧轨道的压力多大?
例4、如图11所示,斜面足够长,其倾角为α,质量为m 的滑块,距挡板P 为S 0,以初速度V 0沿斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为μ,
R
A
V 0
S 0
α P
图11
滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力,若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失,求滑块在斜面上经过的总路程为多少?
利用动能定理巧求动摩擦因数
例5、如图12所示,小滑块从斜面顶点A 由静止滑至水平部分C 点而停止。
已知斜面高为h ,滑块运动的整个水平距离为s ,设转角B 处无动能损失,斜面和水平部分与小滑块的动摩擦因数相同,求此动摩擦因数。
利用动能定理巧求机车脱钩题型
例6、总质量为M 的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m ,中途脱节,司机发觉时,机车已行驶L 的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力,如图13所示。
设运动的阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的。
当列车的两部分都停止时,它们的距离是多少?
练习巩固:
1、如图15所示,AB 与CD 为两个对称斜面,其上部都足够长,下部分分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为1200,半径R=2.0m,一个物体在离弧底E 高度为h=3.0m 处,以初速度V 0=4m/s 沿斜面运动,若物体与两斜面的动摩擦因数均为μ=0.02,则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多少路程?(g=10m/s 2).
2、如图所示,一半径为R 的不光滑圆形细管,固定于竖直平面内,放置于管内最低处的小球以初速度v 。
沿管内运动,已知小球质量为m ,通过最高点处的速率为v 0/2,求: (1)小球在最低点处对轨道的压力大小;
(2)小球从A 运动到B 的过程克服阻力所做的功。
A
B
C
h
S 1 S 2
α
图12 S 2 S 1
L
V
V 0
图13
A
B
C
D
O
R E
图15
h
例1,由P到Q,根据动能定理:
WF-WG=△Ek=0
而WG=mgL(1-cosθ)
所以WF=mgL(1-cosθ)
例
2
例3
例4
例
5
例6
FL+=-k(M-m)gs1
对末节车厢根据动能定理,有-kmgs2=②,由于原来列车匀速,故有F="kMg "
③,联立解得Δs=s1-s2=. 巩固1。