例析动能定理的应用贾腾在不涉及加速度和时间的情况下,研究运动和力的关系时,用动能定理求解物理问题一般较为方便,而且能达到事半功倍的效果,但是不少同学用它处理具体问题时,不能灵活地选择这一动力学工具,下面就举数例供大家参考。一、既能用于直线运动,又能用于曲线运动。例一.如图1所示,匀强电场场强,方向水平向左,匀强磁场的磁感应强度,方向垂直纸面向里,质量的带正电小物体A,从点沿绝缘粗糙的竖直墙壁无初速下滑,它滑行到点时脱离墙壁做曲线运动,在通过点瞬时A受力平衡,此时其速度与水平方向成角,设点与点的高度差为。取10。试求:(1)沿墙壁下滑时,克服摩擦力做的功是多少?(2)点与点的水平距离是多少?解析:(1)物体从M到N过程中受力如图2所示,当脱离点时有:FE=FBEq=qv1B根据动能定理可知:(2).对小球在P点进行受力分析如图3所示,小球通过点时A受力平衡,则重力mg和电场力FE的合力与洛伦兹力FB的大小相等方向相反则:1图1FBFBFBFBFBFfFNFEmgggFB图2mggg450FEFB图3从M到P过程中只有重力mg和电场力做功,根据动能定理可知:归纳小结:从M到N的过程中,小球沿直线运动用动能定理,从N到P点过程中小球沿曲线运功,也用了动能定律。则动能定理既能用于直线运动,又能用于用于曲线运动。二、不仅能用于恒力问题,还能用于变力问题。例二、如图4所示,AB为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8m,BC是水平轨道,长S=3m,BC处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m=1kg的物体,自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力的功。解析:物体在从A滑到C的过程中,有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三个力做功,WG=mgRfBC=umg由于物体在AB段受的阻力是变力,做的功不能直接求。根据动能定理可知:W外=0,所以mgR-umgS-WAB=0WAB=mgR-umgS=1×10×0.8-1×10×3/15=6(J)归纳小结:如果我们所研究的问题中有多个力做功,其中只有一个力是变力其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计算,研究对象本身的动能量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功。三、不仅能用于单一过程,也能用于多过程例三、如图5所示,物块从高为的斜面上滑下,又在同样材料的水平面上滑行后静止,已知斜面倾角为,物块由斜面到水平面时圆滑过渡。求:物块与接触面间的动摩擦因数?解析:物体在斜面上下滑时摩擦力做负功,重力做正功,动能增加,在水平面上滑行时只有摩擦力做负功,最后减速到零,全过程动能变化量为零,可在全过程中应用动能定理求解。2CBA图4mmhsO图5全过程中应用动能定理:解得其中为物体初末两位置连线与水平面夹角。归纳小结:当动能定理用于多过程中时,要对全过程都要进行受力分析,而且要求明确那个力在那个做功过程,本要求交高,如果对动能定理不太熟练的同学还是分过程用于动能定理较好。四、既能用于单个物体,又能用于物体系中。例四、如图6所示,木块放在光滑水平地板上,有一物体以向右的速度滑上木块上表面的左端。物体与木块上表面间的滑动摩擦因数为,且物体可看做质点,那么要使不从的右端滑出去,木块至少应多长?已知、质量分别为、。解析:由于摩擦力的作用,做减速运动,做加速运动,当滑到的右端时,二者共速,设速度为,地面光滑,可根据动量守恒:对系统应用动能定理,式中为、的相对位移,即的长度。所以有解得归纳小结:动能定理应用于多物体系求功时应注意求内力的功时,用的是内力与相对位移的积,即。五、不仅要学会处理书本知识,更要会解决实际问题。例五、如图7所示,甲、乙二人静止于光滑的冰面上。某时刻乙用力推甲,使乙以相对于甲的速度向后退,经过乙通过点。已知,,,B、C两点相距。求:乙推甲过程中乙所做的功。3BAv0图6解析:由于冰面光滑,乙推甲过程中合外力为零,满足动量守恒,设二人分开瞬时,甲的速度为,乙的速度为,取乙运动方向为正方向,有分开后,乙做匀速直线运动,有由题意可知,甲、乙二人速度满足乙推甲过程,乙分别对甲和自身做功,增加了甲和自身的动能,由动能定理可得,对甲对乙乙做功为联立以上各式,代入数据可得归纳小结:应用动能定理解决实际生产生活中的问题时...