1.掌握动能定理并运用其解决一些简单的实际问题。
2、在应用动能定理的过程中,可以采用抽象、建模、分析、综合等科学方法。
3. 通过动能定理的实际应用,可以了解动能定理在技术和社会中的重要应用价值。
(二)重点和难点
本节的重点是动能定理的应用。 难点在于动能定理在多过程和变力情况下的应用。
(三)教学建议
本节从汽车以恒功率做变加速度运动的实际例子来介绍问题,并创造一个场景来询问在牛顿定律难以解决的情况下动能定理能否解决该问题。 然后指出了解决问题的几个步骤。 一个要求。 例1说明动能定理可以应用于曲线运动。 示例 2 说明了动能定理在“多个过程”中的应用,其中物体上的力是连续的。 最后,在示例 3 中,它返回到本节开头创建的场景。 动能定理在变力做功的情况下的应用。 本节不仅指出了利用动能定理解决问题的规则,而且表明了动能定理在解决某一类问题时有其特殊的优势。
本部分有 5 个样题和练习,可在 2 课时内完成。
1.例1的教学建议
在写这个例子时,我们注意与教材第23页提出的四个注意点紧密配合,使学生能够准确理解解决问题的步骤。 需要注意的是,这里使用的表达式是“代数和”表达式,而不是“结果功”表达式。 因为这里球上的合力足以改变力,所以很难计算。
2.例2的教学建议
本例使用“代数和”表达式结合图像来解决问题。 需要与牛顿定律解进行比较,以进一步证明动能定理的优越性。 利用牛顿定律结合运动学公式求解如下:
假设第一个过程的加速度为a1,最终速度为v1; 第二个过程的加速度为a2动能物理学家,最终速度为v2; 第三个过程的加速度为a3,最终速度为v3,则
(begin{array}{l} {a_1} = frac{{{F_1}}}{m} = 1m/{s^2},{v_1} = sqrt {v_0^2 + 2{a_1} {s_1}} = sqrt {9 + 2 times 1 times 2} m/s = sqrt {13} m/s 3.6m/s\ {a_2} = frac{{{F_2}}} {m} = 2m/{s^2},{v_2} = sqrt {v_1^2 + 2{a_2}{s_2}} = sqrt {13 + 2 times 2 times (6 - 2)} m /s = sqrt {29} m/s 5.4m/s\ {a_3} = frac{{{F_3}}}{m} = - 1.5m/{s^2},{v_3} = sqrt {v_2^2 - 2{a_3}{s_3}} = sqrt {29 - 2 times 1.5 times 2} m/s = sqrt {23} m/s 4.8m/s end{array} )
结果与示例2相同动能物理学家,但麻烦得多。
三、例3的教学建议
本例和练习部分的例2都是在机器功率不变的情况下求解问题。 由于P=Fv,式中P不变而v增大,那么F必然减小,这是变力功。 。 但根据W=Pt,力所做的功随时间均匀增加。 只要知道做功所需的时间,就可以求出牵引力所做的功。
对于此类问题,通常使用两个图像。 图1所示为牵引力随时间的变化。 启动后不久速度较小,牵引力可较大。 当速度增加时,牵引力应该减小,但车辆仍在加速。 最后,当牵引力等于阻力时,加速度为零,车辆保持匀速运动。 图 2 显示了牵引力所做的功如何随时间变化。 工作量与时间成正比。 成比例,图形的斜率就是幂P,保持不变。
图1 牵引力随时间变化的图像
图2 牵引力做功随时间变化示意图
图中的虚线部分表示没有研究车辆刚启动时的情况。 机器不可能一直保持恒定的功率。 启动时v=0,F不可能无穷大。
(四)操作说明
本部分有 13 道练习题。 建议在课堂上完成问题 1、4 和 8。 第2、3、5、6、7、9题可以在第一课中完成,其余问题可以在第二课中完成。
参考答案
A组
1.公元
2.2.5×109
3. 每秒动能的变化就是电功率,ΔEk=(frac{1}{2})ρSv2=5200W
4. BD
5. (frac{{sqrt 3 }}{6})v0
6.1000W
7、初始状态是动能为零的起始状态,最终状态是m1刚刚抛出时的状态。 需要测量的物理量有m1、m2、h、μ、m2、落地时的水平位移s和滑轮距地面的高度H。 计算公式为({m_2}gh - mu {m_1}gh = frac{1}{2}({m_1} + {m_2})frac{{{s^2}g}}{{2H }} ),即 (s = sqrt {frac{{4hH({m_2} - mu {m_1})}}{{{m_1} + {m_2}}}} )
B组
8.D
9.C
10.112.5
11. (frac{5}{{12}})Fh
12. μ=tanθ
13. (1)1000N (2)2.9×105J、1475N (3)14.75s (4)0.38m/s2
14. (frac{{mg(H + 26h)}}{{60eta }})
15.2.58×108W
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