3.动能定理与其他知识的综合
例3: 静置在光滑水平面上坐标原点处的小物块,在水平拉力F作用下,沿x轴方向运动,拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图5所示,图线为半圆.则小物块运动到x0处时的动能为( )
A.0 B.
C.
D.![]()
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解析 由于水平面光滑,所以拉力F即为合外力,F随位移X的变化图象包围的面积即为F做的功,由图线可知,半圆的半径为:![]()
设x0处的动能为EK,由动能定理得:![]()
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即:
,有:
,![]()
解得:
,所以本题正确选项为C、D。
反思:不管是否恒力做功,也不管是否做直线运动,该动能定理都成立;本题是变力做功和力与位移图像相综合,对变力做功应用动能定理更方便、更迅捷,平时应熟练掌握。
4动能定理和牛顿第二定律相结合
例4、如图10所示,某要乘雪橇从雪坡经A点滑到B点,接着沿水平路面滑至C点停止。人与雪橇的总质量为
。右表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据,开始时人与雪橇距水平路面的高度
,请根据右表中的数据解决下列问题:
(1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为多少?
(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力的大小。
(3)人与雪橇从B运动到C的过程中所对应的距离。(取
)
|
位置 |
A |
B |
C |
|
速度(m/s) |
2.0 |
12.0 |
0 |
|
时刻(s) |
0 |
4.0 |
10.0 |
图10
解析:(1)从A到B的过程中,人与雪橇损失的机械能为
代入数据解得:
(2)人与雪橇在BC段做减速运动的加速度大小 :
根据牛顿第二定律有
解得
N
(3)人与雪橇从B运动到C的过程中由动能定得得:
代入数据解得:
反思:动能定理是研究状态,牛顿第二定律是研究过程。动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间,用它来处理问题要比牛顿定律方便,但要研究加速度就必须用牛顿第二定律。