2018-2019学年教科版必修2 第四章 第3-4节势能;动能 动能定理6 利用动能定理分析多过程问题 学案
2018-2019学年教科版必修2 第四章 第3-4节势能;动能 动能定理6 利用动能定理分析多过程问题 学案第3页

  

  (1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h;

  (2)若滑块B从h′=5 m处滑下,求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力;

  (3)若滑块B从h′=5 m处滑下与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数n。

  思路分析:(1)碰后,小球恰能在竖直平面内做圆周运动,设运动到最高点的速度为v0,此时仅由重力充当向心力,则有mg=m,解得v0=1 m/s

  在滑块从h处运动到小球到达最高点的过程中,由动能定理

  mg(h-2L)-μmg=mv

  解得h=0.5 m;

  (2)若滑块从h′=5 m处下滑到将要与小球碰撞时速度为v1,则有mgh′-μmg=mv,滑块与小球碰后的瞬间,滑块静止,小球以v1的速度开始做圆周运动,绳的拉力FT和重力的合力充当向心力,则有FT-mg=

  解得FT=48 N;

(3)滑块和小球第一次碰撞后,每在水平面上经过路程s后就会再次碰撞,则+1≥n

  解得n≤10,故小球最多做10次完整的圆周运动。

  答案:(1)0.5 m (2)48 N (3)10

【方法提炼】

 1. 运用动能定理解决问题时,选择合适的研究过程能使问题得以简化。当物体的运动过程包含几个运动性质不同的子过程时,可以选择一个、几个或全部子过程作为研究过程。

 2. 当选择全部子过程作为研究过程,涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时,要注意运用它们的功能特点:

  (1)重力的功取决于物体的初、末位置,与路径无关;

  (2)大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积。

满分训练:如图甲所示,在倾角为30°的足够长的光滑斜面AB的A处连接一粗糙水平面OA,OA长为4 m。有一质量为m的滑块,从O处由静止开始受一水平向右的力F作用。F只在水平面上按图乙所示的规律变化。滑块与OA间的动摩擦因数μ=0.25,g取10 m/s2,试求: