高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律示范课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 机械能守恒定律示范课ppt课件，共21页。PPT课件主要包含了图像法，思路点拨，能维持多长时间等内容，欢迎下载使用。

拓展点一　变力做功的计算
W＝Flcs α，此公式中F为恒力，如果物体受到变力作用，变力做的功可按下列方法进行计算：1.化变力为恒力(1)分段法：力在全程是变力，但在每一个阶段是恒力，这样就可以先计算每个阶段的功，再利用求和的方法计算整个过程中变力做的功。
(3)微元法：当力的大小不变，力的方向时刻与速度同向(或反向)时，把物体的运动过程分为很多小段，这样每一小段可以看成直线，先求力在每一小段上的功，再求和即可。例如，滑动摩擦力、空气阻力总与物体相对运动的方向相反，可把运动过程细分，其中每一小段都是恒力做功，整个运动过程中所做的总功是各个阶段所做功的和，即力与路程的乘积。例如：质量为m的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功WFf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR。
(1)若作用在物体上的力只是大小变化，而方向始终与位移在同一直线上，外力做功就不能用矩形表示。不过可以将位移划分为等距的小段，当每一小段足够小时，力的变化很小，就可以认为是恒定的，该段内所做功的大小即为此小段对应的小矩形的面积，整个过程外力做功的大小就等于所有小矩形面积之和，如图甲所示。
(2)如图乙所示，l轴上方的“面积”表示力对物体做正功的多少，用正数表示，l轴下方的“面积”表示力对物体做负功的多少，用负数表示。总功为上、下两“面积”的代数和。
[试题案例][例1] 如图所示，摆球质量为m，悬线的长为l，把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球运动过程中空气阻力Ff的大小不变，求摆球从A运动到竖直位置B时，重力mg、绳的拉力FT、空气阻力Ff各做了多少功？
解析　因为拉力FT在运动过程中，始终与运动方向垂直，故不做功，即WFT＝0。重力在整个运动过程中大小、方向始终不变，重力的方向竖直向下，小球的位移在竖直方向上的投影OB＝l，所以WG＝mgl。
[例2] 一物体所受的力F随位移l变化的图像如图所示，在这一过程中，力F对物体做的功为(　　)
A.3 J 　　B.6 J C.7 J 　　D.8 J
解析　力F对物体做的功等于l轴上方梯形“面积”所表示的正功与l轴下方三角形“面积”所表示的负功的代数和。
所以力F对物体做的功为W＝7 J－1 J＝6 J，故选项B正确。答案　B
[针对训练1] 如图所示，是一个物体受到的力F与位移l的关系图像，由图像求力F在6 m内对物体所做的功。
解析　F－l图线与横轴所围图形的“面积”表示F做的功。0～2 m：W1＝20 J。2～5 m：W2＝－60 J。5～6 m：W3＝20 J。故整个过程W＝W1＋W2＋W3＝－20 J。答案　－20 J
拓展点二　机车的两种启动方式1.机车以恒定功率启动
这一启动过程的v－t关系图像如图所示：
2.机车以恒定加速度启动
[试题案例][例3] 在平直路面上运动的汽车的额定功率为60 kW，若其总质量为5 t，在水平路面上所受的阻力为5×103 N。(1)求
汽车所能达到的最大速度；
最大速度的条件是牵引力的大小等于阻力的大小。
(2)若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速运动，则这一过程
匀加速运动的“收尾”条件：P＝P额，此时的速度为匀加速运动的最大速度。
(3)若汽车以额定功率启动，则汽车车速v′＝2 m/s时其加速度为多大？
解析　(1)当汽车速度达到最大时，牵引力F＝Ff，
(3)当汽车以额定功率启动达到2 m/s的速度时，牵引力
答案　(1)12 m/s　(2)16 s　(3)5 m/s2
[针对训练2] 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v－t图像，如图所示(除2～10 s内的图像为曲线外，其余时间段内图像均为直线)。已知小车运动的过程中，2～14 s 内小车的功率保持不变，在14 s末停止遥控而让小车自由滑行。小车的质量为1 kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求：
(1)小车所受到的阻力大小及0～2 s内小车电动机提供的牵引力大小；(2)小车匀速行驶阶段的功率。
由F－F1＝ma1，得电动机提供的牵引力大小F＝ma1＋F1＝1.25 N。(2)在10～14 s内小车做匀速运动，F′＝F1，故小车匀速行驶阶段的功率P＝F′v＝0.75×3 W＝2.25 W。答案　(1)1.25 N　(2)2.25 W
小车受到的阻力大小F1＝m|a3|＝0.75 N，