高考物理一輪復(fù)習(xí)-物理思想方法與高考能力要求5課件-人教大綱版

運(yùn)用動能定理求解變力功的解題思想1．對象轉(zhuǎn)換法在有些求功的問題中，作用在物體上的力可能為變力，但轉(zhuǎn)換對象后，就可變?yōu)榍蠛懔Γ锢硭枷敕椒ㄅc高考能力要求（五）【例1】如下圖所示，質(zhì)量為2kg的木塊套在光滑的豎直桿上，用60N的恒力F通過輕繩拉木塊，木塊在A點(diǎn)的速度vA＝3m/s則木塊運(yùn)動到B點(diǎn)的速度vB是多少？(木塊可視為質(zhì)點(diǎn)，g取10m/s2)

解析：先取木塊作為研究對象，則由動能定理得：WG＋WT＝

①其中WG＝－mg，WT是輕繩上張力對木塊做的功，由于力的方向不斷變化，這顯然是一個變力做的功，對象轉(zhuǎn)換：研究恒力F的作用點(diǎn)，在木塊由A運(yùn)動到B的過程中，恒力F的功WF＝F()，它在數(shù)值上等于WT. 故①式可變形為： 代入數(shù)據(jù)解得

vB＝ 7m/s. 答案：7m/s2．過程分割法 有些問題中，作用在物體上的某個力在整個過程中是變力，但若把整個過程分為許多小段，在每一小段上此力就可看做是恒力．分別算出此力在各小段上的功，然后求各小段上功的代數(shù)和．即可求得整個過程變力所做的功．【例2】如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止于光滑圓弧軌道的最低點(diǎn)A，現(xiàn)以始終沿切線方向、大小不變的外力F作用于物體上使其沿圓周轉(zhuǎn)過π/2到達(dá)B點(diǎn)，隨即撤去外力F，要使物體能在豎直圓軌道內(nèi)維持圓周運(yùn)動，外力F至少為多大？解析：物體從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動過程中，由動能定理可得WF－mgR＝

①如何求變力F做的功呢？過程分割，將AB劃分成許多小段，則當(dāng)各小段弧長Δs足夠小時，在每一小段上，力F可看做恒力，且其方向與該小段上物體位移方向一致，有WF＝FΔs1＋FΔs2＋…＋FΔs1＋…＝F(Δs1＋Δs2＋…＋Δs1＋…)＝FπR/2②從B點(diǎn)起撤去外力F，物體的運(yùn)動遵循機(jī)械能守恒定律，由于在最高點(diǎn)維持圓周運(yùn)動的條件是mg≤mv2/R，即在圓軌道最高點(diǎn)處速度至少為故由此機(jī)械能守恒定律得：mv/2＝mgR＋m()2/2③聯(lián)立①②③式得：F＝5mg/π.答案：5mg/π.3．圖象法【例3】某物體同時受到F1、F2兩個力的作用，F(xiàn)1、F2跟位移s的關(guān)系如下圖所示，物體從靜止開始運(yùn)動．求它的動能最大值．

解析：由題圖可知，力F1、F2都是變力，且前5m位移中，F(xiàn)1＞F2， 物體做加速運(yùn)動，所以s＝5m時物體動能最大，設(shè)為Ekm. 由動能定理得：Ekm－0＝W1＋W2其中W1為力F1做的功，數(shù)值等于F1圖線跟坐標(biāo)軸及s＝5m所圍面積，即W1＝[(10＋5)/2]×5J＝37.5J；W2為F2做的功，數(shù)值等于F2圖線跟坐標(biāo)軸及s＝5m所圍面積，即W2＝－(5/2)5J＝－12.5J．所以式中Ekm＝37.5J－12.5J＝25J.答案：25J【例4】一輛汽車在平直的路面上以恒定功率由靜止開始行駛，設(shè)所受阻力大小不變，其牽引力F與速度v的關(guān)系如右圖所示，加速過程結(jié)束時對應(yīng)圖中的B點(diǎn)，所用的時間t＝10s，經(jīng)歷的路程s＝60m．此后汽車做勻速直線運(yùn)動．求： (1)汽車所受阻力的大??； (2)汽車的質(zhì)量．解析：(1)由題圖信息知：汽車從B點(diǎn)開始做勻速直線運(yùn)動，故Ff＝F牽＝1×104N.(2)由題意P＝Ff·vm，其中vm＝10m/s，又Pt－Ffs＝

解以上兩式得：m＝8×103kg.答案：(1)1×104N(2)8×103kg4．狀態(tài)分析法動能定理不涉及做功過程，故求變力功時只分析做功前后狀態(tài)即可．【例5】如圖所示，質(zhì)量為m的物體被線牽引著在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動，拉力為F時，轉(zhuǎn)動半徑為r.當(dāng)拉力增至8F時，物體仍做勻速圓周運(yùn)動，其轉(zhuǎn)動半徑為r/2，求拉力對物體做的功．解析：對物體運(yùn)用牛頓第二定律得拉力為F時，F(xiàn)＝

，①拉