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1、曲曲 线线 运运 动动速度方向速度方向-切线方向切线方向运动性质运动性质-变速运动变速运动条件条件-物体所受合外力与物体所受合外力与速度不在同一直线上速度不在同一直线上特例特例平平 抛抛匀速圆匀速圆周运动周运动研究方法研究方法-运动的合成与分解运动的合成与分解平行四边形定则平行四边形定则运动的等时性,独立性运动的等时性,独立性条件条件:只受重力只受重力 有水平初速度有水平初速度规律:规律:水平方向:匀速直线运动水平方向:匀速直线运动竖直方向:自由落体运动竖直方向:自由落体运动飞行时间:只取决于高度飞行时间:只取决于高度运动性质:匀变速运动运动性质:匀变速运动描述运动的物理量描述运动的物理量线速
2、度线速度 角速度角速度 周期周期频率频率 转速转速 向心加速度向心加速度运动性质:运动性质:变速曲线运动变速曲线运动条件:条件:合外力提供做匀合外力提供做匀速圆周运动所需的向心力速圆周运动所需的向心力.合外力不足以提供向心力合外力不足以提供向心力-离心运动离心运动知识结构知识结构曲线运动1 1、曲线运动的特点曲线运动的特点:轨迹是曲线;运动方向时刻在改变;是轨迹是曲线;运动方向时刻在改变;是变速运变速运动动;一定具有加速度,;一定具有加速度,合外力不为零合外力不为零。3 3、曲线运动的条件:运动物体所受合外力方曲线运动的条件:运动物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上。向跟它的速度方向
3、不在同一直线上。2 2、做曲线运动的物体在某点速度方向是曲线做曲线运动的物体在某点速度方向是曲线在该点的在该点的切线方向切线方向。练习练习1 1、如图所示、如图所示,物体在恒力的作用下沿曲物体在恒力的作用下沿曲线从线从A A运动到运动到B,B,此时突然使力反向此时突然使力反向,物体的运物体的运动情况是动情况是()()A A、物体可能沿曲线、物体可能沿曲线BaBa运动运动 B B、物体可能沿直线、物体可能沿直线BbBb运动运动 C C、物体可能沿曲线、物体可能沿曲线BcBc运动运动 D D、物体可能沿曲线、物体可能沿曲线B B返回返回A AC练习练习2 2:物体受几个恒力作用恰做匀速直线运物体受
4、几个恒力作用恰做匀速直线运动,如果突然撤去其中的一个力动,如果突然撤去其中的一个力F2 2,则它可,则它可能做(能做()A A、匀速直线运动、匀速直线运动 B、匀加速直线运动、匀加速直线运动 C C、匀减速直线运动、匀减速直线运动 D、匀变速曲线运动、匀变速曲线运动BCD 运动的合成与分解1、合运动:物体合运动:物体实际的运动实际的运动;2、特点:、特点:3、原则:、原则:运动的合成是运动的合成是唯唯一的,而运动的分解不是一的,而运动的分解不是唯唯一的,通常按运动所产生的实际效果分解。一的,通常按运动所产生的实际效果分解。分运动:物体同时参与合成的运动的运动。分运动:物体同时参与合成的运动的运
5、动。独立性、等时性、等效性、同体性独立性、等时性、等效性、同体性平行四边形定则或三角形定则平行四边形定则或三角形定则判断合运动的性质判断两个直线运动的合运动的性质判断两个直线运动的合运动的性质直线运动还是直线运动还是曲线运动曲线运动?匀变速运动还是匀变速运动还是变加速运动变加速运动?合合外外力的方向或加速度的方向与力的方向或加速度的方向与合速度的方向是否同一直线合速度的方向是否同一直线合合外外力或加速度是否恒定力或加速度是否恒定判断:判断:两个匀速直线运动的合运动两个匀速直线运动的合运动?一个匀速直线运动与一个匀加速直线运动的合运动?一个匀速直线运动与一个匀加速直线运动的合运动?dd实例1:小
6、船渡河当当v船船 垂直于河岸垂直于河岸v船v水tmin=v船船 dvdv船v水vv船v船船v水水v船船v水水最最短短渡渡河河位位移移最短渡河时间最短渡河时间v水v实例2:绳滑轮vvv?沿绳方向的伸长或收缩运动沿绳方向的伸长或收缩运动垂直于绳方向的旋转运动垂直于绳方向的旋转运动注意:沿绳的方向上各点注意:沿绳的方向上各点的速度大小相等的速度大小相等v?v?v?抛体运动1、条件:、条件:具有具有一定的初速度一定的初速度;只受重力只受重力。2、性质:、性质:3、处理方法:、处理方法:分解为水平方向的匀速直线运动和分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动。竖直方向的匀变速直线运动。匀变速
7、运动匀变速运动平抛运动1、条件:、条件:具有具有水平初速度水平初速度;只受重力只受重力。3、处理方法:、处理方法:2、性质:、性质:分解为水平方向的匀速直线运动和分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。竖直方向的自由落体运动。匀变速曲线运动匀变速曲线运动OyBxAP(x,y)v0平抛运动lvx=v0vvyO位移位移速度速度水平方向水平方向竖直方向竖直方向合运动合运动偏向角偏向角x=v0 ty=g t 21 12 2vx=v0vygt决定平抛运动在空中的决定平抛运动在空中的飞行时间与水平位移的飞行时间与水平位移的因素分别是什么?因素分别是什么?速度方向的反向延长线速度方向的反向延长
8、线与水平位移的交点与水平位移的交点 O有什么特点?有什么特点?l=x2+y2v=v02+vy2速度改变量速度改变量 因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔t内的速度改变量vgt相同,方向恒为竖直向下,如图所示。练习练习1 1:甲乙两球位于同一竖直线上的不同位置,甲比乙甲乙两球位于同一竖直线上的不同位置,甲比乙高高h h,如图,将甲乙分别以速度,如图,将甲乙分别以速度v v1 1和和v v2 2水平抛出,不计空水平抛出,不计空气阻力,下列条件中有可能使乙球击中甲球的是()气阻力,下列条件中有可能使乙球击中甲球的是()A A、同时抛出,且、同时抛出,且v
9、v1 1vvv2 2 C C、甲早抛出,且、甲早抛出,且v v1 1vv2 2D D、甲早抛出,且、甲早抛出,且v v1 1vv设计设计,情况如何情况如何?(2)如果如果v行驶行驶v0时:时:当当v 时,杆儿对小球是拉力;当速度v 时,杆儿对小球是支持力;当速度v=时,杆儿对小球无作用力。mgFN讨论FN=0杆既可杆既可以提供以提供拉力拉力,也也可以提可以提供支持供支持力力。FNFN 绳杆圆管 模型图 m的受力情况 最高点A的速度 重力、绳的拉力AOmBL重力、杆的拉力或支持力AOmBR重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力竖直平面内的变速圆周运动AOmBL练习练习1:如图所示,细杆的一端与一小
10、球相连,可绕过如图所示,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点点的水平轴自由转动。现给小球一初速度,使它做圆周运动。的水平轴自由转动。现给小球一初速度,使它做圆周运动。图中图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是的作用力可能是()Aa处为拉力,处为拉力,b处为拉力处为拉力Ba处为拉力,处为拉力,b处为推力处为推力Ca处为推力,处为推力,b处为拉力处为拉力Da处为推力,处为推力,b处为推力处为推力AB练习练习2 2:长为长为L L的轻绳的一端固定在的轻绳的一端固定在O O点,另一端栓点,另一端栓一个质量为一个质量为m m的小球先令小
11、球以的小球先令小球以O O为圆心,为圆心,L L为半径为半径在竖直平面内做圆周运动,小球能通过最高点,如在竖直平面内做圆周运动,小球能通过最高点,如图所示图所示g g为重力加速度,则为重力加速度,则 ()A A小球通过最高点时速度可能为零小球通过最高点时速度可能为零 B B小球通过最高点时所受轻绳的拉力可能为零小球通过最高点时所受轻绳的拉力可能为零 C C小球通过最底点时速度大小可能等于小球通过最底点时速度大小可能等于2 2D D小球通过最底点时所受轻绳的拉力可能等于小球通过最底点时所受轻绳的拉力可能等于5mg5mgB练习练习3 3:用钢管做成半径为用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环的光滑
12、圆环(管径管径远小于远小于R)竖直放置竖直放置,一小球一小球(可看作质点可看作质点,直径略小于直径略小于管径管径)质量为质量为m=0.2kg在环内做圆周运动在环内做圆周运动,求求:小球通小球通过最高点过最高点A时时,下列两种情况下球对管壁的作用力。下列两种情况下球对管壁的作用力。取取g=10m/s2A的速率为的速率为1.0m/sA的速率为的速率为4.0m/s 解解:AOm先求出杆的弹力为先求出杆的弹力为0的速率的速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s(1)v1=1m/s v0 球应受到外壁向下的支持力球应受到外壁向下的支持力N2如图所示如图所示:AOmFN2mg得得
13、 FN2=4.4 N由牛顿第三定律由牛顿第三定律,球对管壁的作用力分别为球对管壁的作用力分别为:(1)对内壁对内壁1.6N向下的压力向下的压力;(2)对外壁对外壁4.4N向上的向上的压力。压力。万有引力与天体运动万有引力与天体运动重力近似等于万有引力重力近似等于万有引力 天体运动近似看作匀速圆周运动天体运动近似看作匀速圆周运动两大定律:两大定律:两种模型:两种模型:两种近似:两种近似:两种速度:两种速度:两种半径:两种半径:两种周期:两种周期:两类问题:两类问题:开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律 万有引力定律万有引力定律环绕天体看作质点环绕天体看作质点 天体运动看作匀速圆周运动天体运动看作
14、匀速圆周运动环绕速度环绕速度 发射速度发射速度轨道半径轨道半径 天体半径天体半径自转周期自转周期 公转周期公转周期 求中心天体的质量求中心天体的质量(m、)求环绕天体的运动求环绕天体的运动(v、T、a)1.开普勒第一定律:所有行星开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是绕太阳运动的轨道都是 ,太阳处在椭圆的太阳处在椭圆的 上上 2.开普勒第二定律:对任意一开普勒第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等在相等时间内扫过相等 的的 3.3.开普勒第三定律:所有行星开普勒第三定律:所有行星的椭圆轨道的的椭圆轨道的 的三次方的三次方跟它的跟它的 周
15、期的二次方的比周期的二次方的比值都相等值都相等 注意:注意:比值比值K是一个是一个对所有行星都相同的对所有行星都相同的常量,其大小与中心常量,其大小与中心天体质量有关!天体质量有关!半长轴半长轴公转公转椭圆椭圆一个焦点一个焦点面积面积知识点一知识点一开普勒行星运动三开普勒行星运动三大大定律定律1.内容:宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸宇宙间任何两个有质量的物体都存在相互吸引力,其大小与这两个物体的质量的乘积成正比,引力,其大小与这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们距离的平方成反比。跟它们距离的平方成反比。2.2.公式:公式:(GG叫引力常数)叫引力常数)叫引力常数)叫引力常数)rm1m2
16、FF知识点知识点二二万有引力定律万有引力定律 【说明】【说明】【说明】【说明】m1和和m2表示两个物体的质量,表示两个物体的质量,r表示他们的距离,表示他们的距离,G为引力常数。为引力常数。G=6.671011 Nm2/kg2 G的物理意义的物理意义两质量各为两质量各为1kg的物体相距的物体相距1m时时万有引力的大小。万有引力的大小。3.适用条件适用条件:适适用用于于两两个个质质点点或或者者两两个个均均匀匀球球体体之之间间的的相相互互作作用用。(两物体为均匀球体时,(两物体为均匀球体时,r为两球心间的距离)为两球心间的距离)物体在天体(如地球)表面时受到的物体在天体(如地球)表面时受到的重力近
17、似等于万有引力。行星(或卫星)做匀速圆周运动所需的行星(或卫星)做匀速圆周运动所需的向心力都由万有引力提供。解决天体运动问题的两条基本思路解决天体运动问题的两条基本思路求天体质量的方法 方法一:利用天体方法一:利用天体表面表面物体的重力等于万有引力物体的重力等于万有引力 需知天体的需知天体的R,和其表面的,和其表面的g方法二:利用天体的卫星,所受万有引力提供向心力方法二:利用天体的卫星,所受万有引力提供向心力 或或需知卫星的需知卫星的r r、T T,或,或r r、v v,或,或r r、或、或v v、(当卫星在天体表面(当卫星在天体表面做近地飞行呢?)做近地飞行呢?)(1 1)某星体)某星体m
18、m围绕围绕中心天体中心天体M M做圆周做圆周运动的周期为运动的周期为T T,半径为半径为r r (3)中心天体中心天体密度密度(2 2)已知中心)已知中心天体的半径天体的半径R R和和表面表面g gGM=gR2黄金代换式黄金代换式课堂练习:1、某行星表面附近有一颗卫星,其轨道半径可认为近似等于该行星的球体半径。已测出此卫星运行的周期为T,已知万有引力常量为G,据此求得该行星的平均密度约为 。2、登月飞行器关闭发动机后在离月球表面h的空中沿圆形轨道绕月球飞行,周期是T,已知月球半径是R,引力常量为G,根据这些数据计算月球的平均密度 。1.卫星绕行速度、角速度、周期与半径的关系:(r 越大,越大,
19、T 越大)越大)(r 越大,越大,v 越小)越小)(r 越大,越大,越小)越小)人造地球卫星和宇宙速度人造地球卫星和宇宙速度(R为地球的半径,为地球的半径,h为卫星距地面的高度)为卫星距地面的高度)人造地球卫星和宇宙速度人造地球卫星和宇宙速度7.9km/sv11.2km/s(椭圆)11.2km/sv16.7km/s(成为太阳的人造行星)v16.7km/s(飞出太阳系)如果告诉我们测出环绕天体作匀速圆周运动的半径如果告诉我们测出环绕天体作匀速圆周运动的半径r r,中,中心天体的质量心天体的质量M M和引力常量和引力常量G G如何求环绕天体的绕行速度,角速如何求环绕天体的绕行速度,角速度、周期、加
20、速度?度、周期、加速度?由由由由人造卫星运行及变轨问题人造卫星运行及变轨问题 由由由由1比较环绕卫星在不同圆形轨道的运行参量比较环绕卫星在不同圆形轨道的运行参量同同一一中中心心天天体体练习:练习:人造地球卫星在环形轨道上绕地球运人造地球卫星在环形轨道上绕地球运转,它的轨道半径、周期和环绕速度的关系转,它的轨道半径、周期和环绕速度的关系是(是()A A半径越小,速度越小,周期越小半径越小,速度越小,周期越小 B B半半径越小,速度越大,周期越小径越小,速度越大,周期越小C C半径越大,速度越大,周期越小半径越大,速度越大,周期越小 D D半径越大,速度越小,周期越小半径越大,速度越小,周期越小B
21、2、变轨问题、变轨问题练习练习1 1:如图所示,如图所示,a a、b b、c c是在地球大气层外圆形轨道上是在地球大气层外圆形轨道上运行的运行的3 3颗人造卫星,下列说法正确的是颗人造卫星,下列说法正确的是()A Ab b、c c的线速度大小相等,且大于的线速度大小相等,且大于a a的线速度的线速度B Bb b、c c的向心加速度大小相等,且大于的向心加速度大小相等,且大于a a的向心加速度的向心加速度C Cc c加速可追上同一轨道上的加速可追上同一轨道上的b b,b b减速可等到同一轨道上减速可等到同一轨道上的的c c D Da a卫星由于某种原因,轨道半径缓慢减小,其线速度将卫星由于某种原
22、因,轨道半径缓慢减小,其线速度将变大变大地球地球acbD练习练习2 2:发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道道1 1,然后点火,使其沿椭圆轨道,然后点火,使其沿椭圆轨道2 2运行,最后再次点火,运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道将卫星送入同步轨道3.3.轨道轨道1 1、2 2相切于相切于Q Q点,轨道点,轨道2 2、3 3相相切于切于P P点,如图所示。则当卫星分别在点,如图所示。则当卫星分别在1 1、2 2、3 3轨道上正常轨道上正常运行时,以下说法正确的是运行时,以下说法正确的是()A A卫星在轨道卫星在轨道3 3上的速率大于在轨道上的
23、速率大于在轨道1 1上的速率上的速率B B卫星在轨道卫星在轨道3 3上的角速度小于在轨道上的角速度小于在轨道1 1上的角速度上的角速度C C卫星在轨道卫星在轨道1 1上经过上经过Q Q点时的加速度大于它在轨道点时的加速度大于它在轨道2 2上经上经过过Q Q点时的加速度点时的加速度D D卫星在轨道卫星在轨道2 2上经过上经过P P点时的加速度等于它在轨道点时的加速度等于它在轨道3 3上经上经过过P P点时的加速度点时的加速度BD123pQ近地卫星、极地卫星、通讯卫星近地卫星、极地卫星、通讯卫星(地球同步卫星地球同步卫星)2 2极地轨道卫星极地轨道卫星 极地轨道卫星指运行过程中通过两极地轨道卫星指
24、运行过程中通过两极点上空的卫星,极点上空的卫星,其轨道平面与地球赤道平面垂直,其轨道平面与地球赤道平面垂直,由于地球自转,这种卫星不能始终由于地球自转,这种卫星不能始终和地球某一经线平面重合,从而使得该和地球某一经线平面重合,从而使得该种卫星可对全球进行间断性扫描种卫星可对全球进行间断性扫描 3 3同步卫星同步卫星 地球同步卫星是指在运动轨道赤道平面地球同步卫星是指在运动轨道赤道平面内且与地球自转周期相同的卫星,又叫通讯内且与地球自转周期相同的卫星,又叫通讯卫星同步卫星有以下几个特点:卫星同步卫星有以下几个特点:周期一定周期一定(周期周期T T24 h)24 h);轨道平面一定轨道平面一定(赤
25、道平面赤道平面);轨道高度一定轨道高度一定(距离地面距离地面h h3.63.610104 4 km)km);环绕速度大小一定环绕速度大小一定(速率速率v v3.1 km/s)3.1 km/s);向心加速度大小一定;向心加速度大小一定;绕行方向一定绕行方向一定(由西向东由西向东)点评点评 对于近地卫星、极地卫星、通讯卫对于近地卫星、极地卫星、通讯卫星问题的分析,要掌握其作为卫星的共性,又要注星问题的分析,要掌握其作为卫星的共性,又要注意它们之间的区别,尤其要注意近地卫星、同步卫意它们之间的区别,尤其要注意近地卫星、同步卫星和地球赤道上随地球自转的物体的区别,这是一星和地球赤道上随地球自转的物体的
26、区别,这是一个易错点现总结如下:个易错点现总结如下:(2)周期:周期:赤道上的物体随地球自转做匀速圆周赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动时的周期与同步卫星的周期相同,即运动时的周期与同步卫星的周期相同,即24 h,地,地球近地卫星绕地球的运行周期球近地卫星绕地球的运行周期T85 min。(1)向心力:向心力:地球上的物体随地球自转做匀速地球上的物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力的一个分力提供,圆周运动所需的向心力由万有引力的一个分力提供,而对于围绕地球做匀速圆周运动的卫星而对于围绕地球做匀速圆周运动的卫星(近地卫星、近地卫星、同步卫星等同步卫星等),万有引力全部充当向心力,万
27、有引力全部充当向心力 (3)向心加速度:赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动向心加速度:赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动时的向心加速度时的向心加速度a=;同步卫星的向心;同步卫星的向心a=近地卫星的向心加速近地卫星的向心加速a=;即:;即:BD 双星问题:双星问题:两恒星组成双星,它们在相互之两恒星组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动相同的匀速圆周运动.现测得两恒星中心距离现测得两恒星中心距离为为R R,其运动周期为,其运动周期为T T,求两恒星的总质量,求两恒星的总质量.第七章第七章 机械能机械能功1、概念:
28、力和力的方向上的位移的乘积。、概念:力和力的方向上的位移的乘积。2、公式:、公式:WF l cos90时,时,W为正为正90时,时,W090时,时,W为负为负3、特点:、特点:功是功是过程量过程量:做功的过程是能量转化的过程。:做功的过程是能量转化的过程。功是功是标量标量:有正、负,注意正、负功的意义。:有正、负,注意正、负功的意义。功率1、概念:功跟做功所用时间的比值。、概念:功跟做功所用时间的比值。2、公式:、公式:3、应用:机车启动问题。、应用:机车启动问题。PFv P为机车输出功率,为机车输出功率,F为机车牵引力。为机车牵引力。PtW平均功率:平均功率:瞬时功率:瞬时功率:PFvcos
29、P Fvcos tW练习练习1 1:某人用同一水平力某人用同一水平力F 先后两次拉同一先后两次拉同一物体,第一次使此物体沿物体,第一次使此物体沿光滑光滑水平面前进距水平面前进距离离L L,第二次使此物体沿,第二次使此物体沿粗糙粗糙水平也前进距离水平也前进距离L L,若先后两次拉力做的功为,若先后两次拉力做的功为W1和和W2,拉力拉力做功的功率是做功的功率是P1和和P2,则,则 A、W1=W2,P1=P2 B、W1=W2,P1P2 C、W1W2,P1P2 D、W1W2,P1=P2B练习练习2 2:质量为质量为m m的物体从倾角为的物体从倾角为且固定的光滑且固定的光滑斜面顶端由静止开始下滑,斜面高
30、为斜面顶端由静止开始下滑,斜面高为h h,当物体滑,当物体滑至斜面底端时,重力做功的瞬时功率为至斜面底端时,重力做功的瞬时功率为()C C类型类型1 1:机车以机车以恒定功率恒定功率P 启动启动机车启动问题机车启动问题PF v发动机的发动机的实际功率实际功率发动机的牵引力发动机的牵引力机车的瞬机车的瞬时速度时速度当当F=F阻阻时,时,a0,v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速vFvPamFF阻阻vmF阻阻P加速度逐渐减小加速度逐渐减小的变加速直线运动的变加速直线运动匀速直匀速直线运动线运动机车以恒定功率启动的机车以恒定功率启动的v vt t图图 先做加速度逐渐减小的变加速直线运先做加速度
31、逐渐减小的变加速直线运动,最终以速度动,最终以速度 做匀速直线运动。做匀速直线运动。vmF阻阻Pvmvt0四四、机车启动问题、机车启动问题练习练习1 1:静止的列车在平直轨道上以恒定的功静止的列车在平直轨道上以恒定的功率起动,在开始的一小段时间内,列车的运率起动,在开始的一小段时间内,列车的运动状态是(动状态是()A A、列车做匀加速直线运动、列车做匀加速直线运动 B B、列车的速度和加速度均不断增加、列车的速度和加速度均不断增加 C C、列车的速度增大,加速度减小、列车的速度增大,加速度减小 D D、列车做匀速运动、列车做匀速运动 c练习练习2 2:汽车发动机的额定功率为汽车发动机的额定功率
32、为60KW60KW,汽车,汽车的质量为的质量为5t5t,汽车在水平路面上行驶时,阻,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的力是车重的0.10.1倍,倍,g=10m/sg=10m/s2 2。汽车保持额定。汽车保持额定功率不变从静止启动后功率不变从静止启动后:汽车所能达到的最大速度是多大?汽车所能达到的最大速度是多大?当汽车的速度为当汽车的速度为5m/s5m/s时加速度多大?时加速度多大?当汽车的加速度为当汽车的加速度为2m/s2m/s2 2时速度多大?时速度多大?12m/s4m/s1.4m/s2当当F=F阻阻时,时,a0,v达到达到最大最大 保持保持 vm匀速匀速FvP额额amFF阻阻vvmF阻阻
33、P额额加速度逐渐减小加速度逐渐减小的变加速直线运动的变加速直线运动匀速直匀速直线运动线运动amFF阻阻FvPF v当当P=P额额时,保时,保持持P额额继续加速继续加速匀加速直线运动匀加速直线运动类型类型2 2:机车以机车以恒定加速度恒定加速度a启动启动机车以恒定加速度启动的机车以恒定加速度启动的v t 图图vt0 先做匀加速直线运动,再做加速度先做匀加速直线运动,再做加速度逐渐减小的变加速直线运动,最终以速逐渐减小的变加速直线运动,最终以速度度 做匀速直线运动。做匀速直线运动。vmF阻阻P额额vmvmB练习:练习:汽车发动机的额定功率为汽车发动机的额定功率为60KW60KW,汽车的质量为,汽车
34、的质量为5t5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.10.1倍倍g=10m/sg=10m/s2 2。(2 2)若汽车从静止开始,保持以)若汽车从静止开始,保持以0.5m/s0.5m/s2 2的加速度做匀的加速度做匀加加速直线运动,这一过程能维持多长时间?速直线运动,这一过程能维持多长时间?(1 1)汽车保持额定功率不变从静止启动后,)汽车保持额定功率不变从静止启动后,汽车所能达到的最大速度是多大?汽车所能达到的最大速度是多大?当汽车的加速度为当汽车的加速度为2m/s2m/s2 2时速度多大?时速度多大?当汽车的速度为当汽车的速度为6m/s6m/s时加速
35、度多大?时加速度多大?关于恒力做功说明:说明:1、一般情况下,、一般情况下,l为力为力F的作用点相对地面的作用点相对地面的位移;的位移;WF l cos2、求某力做功,与物体的运动状态、物体、求某力做功,与物体的运动状态、物体是否受其他力等因素无关。是否受其他力等因素无关。动能定理W合合Ek2Ek1合力做合力做的功的功末态的动能末态的动能初态的初态的动能动能W合合=-mv121 12 2mv221 12 2动能定理:合力对物体所做动能定理:合力对物体所做的功等于物体动能的变化。的功等于物体动能的变化。1、合力做正功,即、合力做正功,即W合合,Ek2Ek1,动能增大,动能增大2、合力做负功,即、
36、合力做负功,即W合合,Ek2Ek1,动能减小,动能减小说明W合合Ek2Ek1过程量过程量状态量状态量状态量状态量既适用于既适用于直线直线运动,也适用于运动,也适用于曲线曲线运动;运动;既适用于既适用于恒力恒力做功,也适用于做功,也适用于变力变力做功;做功;既适用于既适用于单个单个物体,也适用于物体,也适用于多个多个物体;物体;既适用于既适用于一个一个过程,也适用于过程,也适用于整个整个过程。过程。动能定理的适用范围:动能定理的适用范围:做功的过程伴随着能量的变化做功的过程伴随着能量的变化练习一质量为一质量为m、速度为速度为v0 的汽车在关闭发动机后于水的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离平
37、地面滑行了距离l 后停了下来。试求汽车受到的后停了下来。试求汽车受到的阻力。阻力。动能定理:动能定理:W合合=-F阻阻l=0-mv021 12 2牛顿运动定律:牛顿运动定律:由由 v2v02=2al 得得 a-2lv02由由 得得F阻阻=2lmv02F合合=0-F阻阻=ma 由动能定理得由动能定理得F阻阻=2lmv02分别用牛分别用牛顿运动定顿运动定律和动能律和动能定理求解定理求解用动能定理解题的一般步骤:用动能定理解题的一般步骤:确定研究对象和研究过程。分析物理过程,分析研究对象在运动过程中的受力情况,画受力示意图,及过程状态草图,明确各力做功情况,即是否做功,是正功还是负功。找出研究过程中
38、物体的初、末状态的动能(或动能的变化量)根据动能定理建立方程,代入数据求解,对结果进行分析、说明或讨论。A练习:练习:质量质量m=3kgm=3kg的物体与水平地面间的动摩的物体与水平地面间的动摩擦因数为擦因数为=0.2=0.2。在。在F=9NF=9N的水平恒力作用下的水平恒力作用下启动。当位移启动。当位移L L=8m=8m时撤去此力,求物体还能时撤去此力,求物体还能滑行多远?滑行多远?llBC应用动能定理解决多过程问题 物体从高物体从高 H H 处自由落下,落处自由落下,落至地面陷入沙坑至地面陷入沙坑 h h 后静止。求物后静止。求物体在沙坑中受到的平均阻力是重体在沙坑中受到的平均阻力是重力的
39、多少倍?力的多少倍?ABCmHh应用动能定理求解变力做功问题质量质量m m为为1kg 1kg 的物体,从轨道的的物体,从轨道的A A点静止下滑,轨道点静止下滑,轨道AB AB 是弯曲的,是弯曲的,且且A A点高出点高出B B点点 h=0.8m h=0.8m,如果物,如果物体在体在B B点的速度为点的速度为v vB B=2m/s=2m/s,求,求物体在轨道物体在轨道ABAB上所受的摩擦力做上所受的摩擦力做的功。的功。ABh练习:练习:如图如图4 4所示,所示,AB为为1/41/4圆弧轨道,半径为圆弧轨道,半径为R=0.8m=0.8m,BC是水平轨道,长是水平轨道,长l=3m=3m,BC处的摩擦处
40、的摩擦系数为系数为=1/15=1/15,今有质量,今有质量m=1kg=1kg的物体,自的物体,自A点从点从静止起下滑到静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道点刚好停止。求物体在轨道AB段段克克服服阻力阻力所所做的功。做的功。答答答答案案案案6J练习:练习:质量为质量为1kg1kg的物体在粗糙的水平面上滑行,的物体在粗糙的水平面上滑行,其动能和位移变化情况如图所示,则物体与地面间其动能和位移变化情况如图所示,则物体与地面间的动摩擦因数的动摩擦因数=,滑动过程持续的时,滑动过程持续的时间是间是 s s(g g取取10m/s10m/s2 2)s/mEk/J50025ADAD练习:练习:一质量为一质量
41、为1kg1kg的物体被人用手由静止向的物体被人用手由静止向上提升上提升1m1m时时,物体的速度为物体的速度为2m/s,2m/s,取取g=10m/s,g=10m/s,下列说法正确的是下列说法正确的是()A A、提升过程中手对物体做功提升过程中手对物体做功12J;12J;B B、提升过程中合外力对物体做功提升过程中合外力对物体做功12J;12J;C C、提升过程中手对物体做功提升过程中手对物体做功2J;2J;D D、提升过程中物体克服重力做功提升过程中物体克服重力做功10J.10J.s1s2L练习:练习:质量为质量为m m的物体从高的物体从高h h的斜面上由静止开始滑的斜面上由静止开始滑下,经过一
42、段水平距离后停止下,经过一段水平距离后停止.若斜面及水平面与若斜面及水平面与物体间的动摩擦因数相同,整个过程中物体的水平物体间的动摩擦因数相同,整个过程中物体的水平位移为位移为s s,求求?BAhs关于变力做功1、化变力做功为恒力做功;、化变力做功为恒力做功;2、根据、根据 WPt 计算某段时间内的功;计算某段时间内的功;3、微元求和法;、微元求和法;4、利用、利用Fl 图象法。图象法。5、利用动能定理、利用动能定理W合合EK 计算总功或某个力计算总功或某个力的功;的功;6、由功能关系确定功:功是能量转化的量度,、由功能关系确定功:功是能量转化的量度,有多少能量发生转化,就应有力做了多少功。有
43、多少能量发生转化,就应有力做了多少功。机械能1、动能:、动能:2、势能:、势能:1 12 2Ek mv2重力势能:重力势能:弹性势能:弹性势能:EPmghh为物体相对参考平面的高度为物体相对参考平面的高度1 12 2EP k l 2l为形变量为形变量关于功能关系及其应用1、重力做的功与重力势能的变化的关系:、重力做的功与重力势能的变化的关系:2、弹力做的功与弹性势能的变化的关系:、弹力做的功与弹性势能的变化的关系:3、合力做的功与动能的变化的关系(动能、合力做的功与动能的变化的关系(动能定理):定理):4、重力、弹力以外的力做的功与机械能的、重力、弹力以外的力做的功与机械能的变化的关系:变化的
44、关系:WGEP1EP2WFEP1EP2W合合EK2EK1W其其E2E15、系统内一对滑动摩擦力做的总功、系统内一对滑动摩擦力做的总功W总总Ff l相对相对 在数值上等于接触面之间产生的内能。在数值上等于接触面之间产生的内能。机械能守恒定律机械能守恒定律1.1.内容:内容:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能和势能可以相互转化,而总的机械能保持不变能可以相互转化,而总的机械能保持不变。2.2.守恒条件守恒条件:只有重力只有重力或系统内弹或系统内弹力做功力做功 只有动能和势能之只有动能和势能之间的转化间的转化3.3.表达式表达式:4.4.解题步骤:解题步
45、骤:确定研究对象,及其运动过程确定研究对象,及其运动过程分析:判断机械能是否守恒分析:判断机械能是否守恒确定参考平面,明确初、末机械能确定参考平面,明确初、末机械能由机械能守恒定律列方程,求解由机械能守恒定律列方程,求解研究对象:研究对象:表达式:表达式:系统系统(1 1)系统)系统初状态的总机械能初状态的总机械能等于等于末状态的总机械能末状态的总机械能.(2 2)物体(或系统)物体(或系统)减少的势能减少的势能等于物等于物 体(或系统)体(或系统)增加的动能。增加的动能。(3 3)系统内)系统内A A减少的机械能减少的机械能等于等于B B增加的机械能。增加的机械能。注意零势面注意零势面转化角
46、度转化角度转移角度转移角度守恒角度守恒角度机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断1.机械能守恒的条件机械能守恒的条件 只有重力或弹力做功只有重力或弹力做功可以从以下方面理解:可以从以下方面理解:(1)物体只受重力作用。物体只受重力作用。(2)存在其他力作用,但其他力不做功,只有重力或弹力做功。存在其他力作用,但其他力不做功,只有重力或弹力做功。(3)其他力做功,但做功的代数和为零。其他力做功,但做功的代数和为零。(4)存在相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化,存在相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化,无其他形式能量的转化。无其他形式能量的转化。2.机械能守恒的判断方法
47、机械能守恒的判断方法(1)利用机械能的定义判断利用机械能的定义判断(直接判断直接判断):分析动能和势能的和是分析动能和势能的和是否变化。否变化。(2)用做功判断:用做功判断:若物体或系统只有重力若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力或弹簧的弹力)做功,做功,或有其他力做功,但其或有其他力做功,但其 他力做功的代数和为零,则机械能守他力做功的代数和为零,则机械能守恒。恒。(3)用能量转化来判断:用能量转化来判断:若物体系统中只若物体系统中只 有动能和势能的相互有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形转化而无机械能与其他形 式的能的转化,则物体系统机械能式的能的转化,则物体系统机械能守恒。守恒。练习:
48、练习:如图所示如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体细绳跨过定滑轮悬挂两物体M M和和m m,且且M M m m,不计摩擦不计摩擦,系统由静止开始运动过程中系统由静止开始运动过程中()()A.A.M M、m m各自的机械能分别守恒各自的机械能分别守恒 B.B.M M减少的机械能等于减少的机械能等于m m增加的机械能增加的机械能 C.C.M M减少的重力势能等于减少的重力势能等于m m增加的重力势能增加的重力势能 D.D.M M和和m m组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒 BDBD练习:练习:如图所示,一轻弹簧固定于如图所示,一轻弹簧固定于O点,另一端系一点,另一端系一重物,将重物从与悬点重物
49、,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原在同一水平面且弹簧保持原长的长的A点无初速地释放,让它自由摆下,不计空气阻点无初速地释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由力,在重物由A点摆向最低点的过程中点摆向最低点的过程中()A.重物的重力势能减少重物的重力势能减少 B.重物的重力势能增大重物的重力势能增大 C.重物的机械能不变重物的机械能不变 D.重物的机械能减少重物的机械能减少AD练习:练习:如图所示,质量分别为如图所示,质量分别为m和和 2m的两个小球的两个小球A和和B,中间用轻质杆相,中间用轻质杆相 连,在杆的中点连,在杆的中点O处有一固定转动轴,处有一固定转动轴,把杆置于水平位置后释
50、放,在把杆置于水平位置后释放,在B球顺时球顺时 针摆动到最低位置的过程中针摆动到最低位置的过程中(不计一切摩擦不计一切摩擦)()A.B球的重力势能减少,动能增加,球的重力势能减少,动能增加,B球和地球球和地球 组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒 B.A球的重力势能增加,动能也增加,球的重力势能增加,动能也增加,A球和地球和地 球组成的系统机械能不守恒球组成的系统机械能不守恒 C.A球、球、B球和地球组成的系统机械能守恒球和地球组成的系统机械能守恒 D.A球、球、B球和地球组成的系统机械能不守恒球和地球组成的系统机械能不守恒BC单个物体机械能守恒的应用单个物体机械能守恒的应用如图所示如图所