xx届高考物理动能和动能定理复习教案

1 / 18 XX 届高考物理动能和动能定理复习教案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第 2 课时 动能和动能定理 导学目标 1.掌握动能的概念，会求动能的变化量 .2.掌握动能定理，并能熟练运用 一、动能 基础导引 关于某物体动能的一些说法，正确的是 ( ) A物体的动能变化，速度一定变化 B物体的速度变化，动能一定变化 c物体的速度变化大小相同时，其动能变化大小也一定相同 D选择不同的参考系时，动能可能为负值 E动能可以分解到两个相互垂直的方向上进行运算 知识梳理 1定义：物体由于 _而具有的能 2公式： _，式中 v 为瞬时速度 3矢标性：动能是 _，没有负值，动能与速度的方向 _ 4动能是状态量，动能的变化是过程量，等于 _减初动能，即 Ek _. 2 / 18 思考：动能一定是正值，动能的变化量为什么会出现负值？正、负表示什么意义？ 二、动能定理 基础导引 1质量是 2g 的子弹，以 300m/s 的速度射入厚度是 5cm 的木板 (如图 1 所示 )，射穿后的速度是 100m/s.子弹射穿木板的过程中受到的平均阻 力是多大？你对题目中所说的 “ 平均 ” 一词有什么认识？ 2质量为 500g 的足球被踢出后，某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是 10m，在最高点的速度为20m/s.根据这个估计，计算运动员踢球时对足球做的功 知识梳理 内容力在一个过程中对物体所做的功等于物体在这个过程中 _ 表达式 W Ek _ 对定理 的理解 W0，物体的动能 _ W0，物体的动能 _ W 0，物体的动能不变 适用 3 / 18 条件 (1)动能定理既适用于直线运动，也适用于 _ (2)既适用于恒力做功，也适用于 _ (3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以_ 考点一 动能定理的基本应用 考点解读 1应用动能定理解题的步骤 (1)选取研究对象，明确并分析运动过程 (2)分析受力及各力做功的情况，求出总功 受哪些力 各力是否做功 做正功还是负功 做多少功 确定求总功 思路 求出总功 (3)明确过程初、末状态的动能 Ek1 及 Ek2. (4)列方程 W Ek2 Ek1，必要时注意分析题目潜在的条件，列辅助方程进行求解 2应用动能定理的注意事项 (1)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系 (2)应用动能定理时，必须明确各力做功的正、负当一个力做负功时，可设物体克服该力做功为 W，将该力做功表示为 W，也可以直接用字母 W 表示该力做功，使其字母本身含有负号 4 / 18 (3)应用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分 析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，借助草图理解物理过程和各量关系 (4)动能定理是求解物体位移或速率的简捷公式当题目中涉及到位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理；处理曲线运动中的速率问题时也要优先考虑动能定理 典例剖析 例 1 如图 2 所示，用恒力 F 使一个质量为 m 的物体由静止开始沿 水平地面移动的位移为 l，力 F 跟物体前进的方向的夹角为 ， 物体与地面间的动摩擦因数为 ，求： (1)力 F 对物体做功 W 的大小； (2)地面对物体的摩擦力 Ff 的大小； (3)物体获得的动能 Ek. 跟踪训练 1 如图 3 所示，用拉力 F 使一个质量为 m 的木箱由静止 开始在水平冰道上移动了 l，拉力 F 跟木箱前进方向的夹角为 ， 木箱与冰道间的动摩擦因数为 ，求木箱获得的速度 考点二 利用动能定理求功 考点解读 5 / 18 由于功是标量，所以动能定理中合力所做的功既可通过合力来计算 (W 总 F 合 lcos) ，也可用每个力做的功来计算 (W总 W1 W2 W3 ) 这样，原来直接利用功的定义不能计算的变力的功可以利用动能定理方便的求得，它使得一些可能无法进行研究的复杂的力学过程变得易于掌握和理解 典例剖析 例 2 如图 4 所示，质量为 m 的小球用长为 L 的轻质细线悬于 o 点，与 o 点处于同一水平线上的 P 点处有一个光滑的细钉已知 oP L2，在 A 点给小球一个水平向左的初速度 v0，发现小球恰能到达跟P 点在同 一竖直线上的最高点 B.则： (1)小球到达 B 点时的速率？ (2)若不计空气阻力，则初速度 v0 为多少？ (3)若初速度 v0 3gL，则在小球从 A 到 B 的过程中克服空气阻力做了多少功？ 跟踪训练 2 如图 5 所示，一位质量 m 65kg 参加 “ 挑战极限运动 ” 的业余选手要越过一宽度为 x 3m 的水沟，跃上高为 h的平台采用的 方法是：人手握一根长 L的轻质弹性杆一端，从 A 点由静止开始匀加速助跑，至 B 点时，杆另一端抵在 o 点的阻挡物上，接着杆发生形变，同时人蹬地后6 / 18 被弹起，到达最高点时杆处于竖直，人的重心恰位于杆的顶端，此刻人放开杆水平飞出，最终趴落到平台上，运动过程中空气阻力可忽略不计 (g 取 10m/s2) 图 5 (1)设人到达 B 点时速度 vB 8m/s，人匀加速运动的加速度a 2m/s2，求助跑距离 xAB. (2)设人跑动过程中重心离地高度 H，在 (1)问的条件下，在 B 点人蹬地弹起瞬间，人至少再做多少功？ 14.用 “ 分析法 ” 解多过程问题 例 3 如图 6 所示是某公司设计的 “XX” 玩具轨 道，是用透明的薄壁圆管弯成的竖直轨道，其中引 入管道 AB 及 “200” 管道是粗糙的， AB 是与 “XX” 管道平滑连接的竖直放置的半径为 R 的 14 圆管轨道，已知 AB 圆管轨道半径与 “0” 字型圆形轨道半径相同 “9” 管道是由半径为 2R 的光滑14 圆弧和 半径为 R 的光滑 34 圆弧以及两段光滑的水平管道、一段光滑的竖直管道组成， “200” 管 道和 “9” 管道两者间有一小缝隙 P.现让质量 m的闪光小球 (可视为质点 )从距 A 点高 H处自由下落，并由 A 点进入轨道 AB，已知小球到达缝隙 P 时的速率为 v 8m/s， g 取7 / 18 10m/s2.求： (1)小球通过粗糙管道过程中克服摩擦阻力做的功； (2)小球通过 “9” 管道的最高点 N 时对轨道的作用力； (3)小球从 c 点离开 “9” 管道之后做平抛运动的水平位移 方法提炼 1分析法：将未知推演还原为已知的思维方法用分析法研究问题时，需要把问题化整为零，然后逐步引向待求量具体地说也就是从题意要求的待求量出发，然后按一定的逻辑思维顺序逐步分析、推演，直到待求量完全可以用已知量表达为止因此，分析 法是从未知到已知，从整体到局部的思维过程 2分析法的三个方面： (1)在空间分布上可以把整体分解为各个部分：如力学中的隔离，电路的分解等； (2)在时间上把事物发展的全过程分解为各个阶段：如运动过程可分解为性质不同的各个阶段； (3)对复杂的整体进行各种因素、各个方面和属性的分析 跟踪训练 3 如图 7 所示，在一次消防演习中模拟解救高楼被 困人员，为了安全，被困人员使用安全带上挂钩挂在滑竿上 从高楼 A 点沿轻滑杆下滑逃生滑杆由 Ao、 oB 两段直杆通 过光滑转轴在 o 处连接，且通过 o 点的瞬间没有 机械能的 8 / 18 损失；滑杆 A 端用挂钩钩在高楼的固定物上，可自由转 动， B 端固定在消防车云梯上端已知 Ao 长为 L1 5m， oB 长为 L2 10m竖直墙与端点 B 的间距 d 11m挂钩与两段 滑杆间的动摩擦因数均为 (g 10m/s2) (1)若测得 oB 与水平方向的夹角为 37 ，求被困人员下滑到 B 点时的速度大小； (sin37 ， cos37 ) (2)为了安全，被困人员到达 B 点的速度大小不能超过 v，若 A 点高度可调，而竖直墙与云梯上端点 B 的间距 d 不变，求滑杆两端点 A、 B 间的最大竖直距离 h？ (用题给的物理 量符号表示 ) A 组 利用动能定理求变力功 1如图 8 所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一物体向右滑行， 并冲上固定在地面上的斜面设物体在斜面最低点 A 的速度为 v，压缩弹簧至 c 点时弹簧最短， c 点距地面高度为 h，则从A 到 c 的过程中弹簧弹力做功是 ( ) A mgh mgh c mghD (mgh 12mv2) 9 / 18 B 组 用动能定理分析多过程问题 2如图 9 所示，摩托车做特技表演时，以 v0 /s 的初速度冲向高台，然后从高台水平飞出若摩托车冲向高台的过程中以 P的额定功率 行驶，冲到高台上所用时间 t，人和车的总质量 m 102kg ，台高 h，摩托车的落地点到高台的水平距离 x不计空气阻力，取 g 10m/s2.求： 图 9 (1)摩托车从高台飞出到落地所用时间； (2)摩托车落地时速度的大小； (3)摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功 3推杯子游戏是一种考验游戏者心理和控制力的游戏，游戏规则是在杯子不掉下台面的前提下，杯子运动得越远越好通常结果是：力度不够，杯子运动得不够远；力度过大，杯子将滑离台面此游戏可以简化为如下物理模型：质量为的空杯静止在长直水平台面的左边缘，现要求每次游戏中，在水平恒定推力作用下，沿台面中央直线滑行 x0后才可撤掉该力，此后杯子滑行一段距离停下在一次游戏中，游戏者用 5N 的力推杯子，杯子沿直线共前进了 x1 5m已知水平台面长度 x2 8m，重力加速度 g 取 10m/s2，试求： (1)游戏者用 5N 的力推杯子时， 杯子在撤掉外力后在长直水平台面上运动的时间； (结果可用根式表示 ) 10 / 18 (2)游戏者用多大的力推杯子，才能使杯子刚好停在长直水平台面的右边缘 4如图 10 所示，光滑 14 圆弧形槽的底端 B 与长 L 5m 的水平传送带相接，滑块与传送带间动摩擦因数为，与足够长的斜面 DE 间的动摩擦因数为，斜面与水平面间的夹角 37.cD 段为光滑的水平平台，其长为 1m，滑块经过 B、 D两点时无机械能损失质量 m 1kg 的滑块从高为 R的光滑圆弧形槽的顶端 A 处无初速度地滑下求 (sin37 ，cos37 ， g 10m/s2，不计空气 阻力 )： 图 10 (1)当传送带不转时，滑块在传送带上滑过的距离； (2)当传送带以 2m/s 的速度顺时针转动时，滑块从滑上传送带到第二次到达 D 点所经历的时间 t； (3)当传送带以 2m/s 的速度顺时针转动时，滑块在斜面上的最大位移 课时规范训练 (限时： 45 分钟 ) 一、选择题 1下列关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、运动物体动能的变化的说法中正确的是 ( ) 11 / 18 A运动物体所受的合外力不为零，合外力必做功，物体的动能一定要变化 B运动物体所受的合外力为零，则物体的动能一定 不变 c运动物体的动能保持不变，则该物体所受合外力一定为零 D运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动 2在 h 高处，以初速度 v0 向水平方向抛出一个小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为 ( ) A v0 2ghB v0 2gh 2gh 3如图 1 所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力 F 拉位于粗糙面上 的木箱，使之沿斜面加速向上移动在移动过程中，下列说法 正确的是 ( ) A F 对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和 B F 对木箱做的功等于木箱克服摩擦力 和克服重力所做的功之和 c木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能 D F 对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和 12 / 18 4子弹的速度为 v，打穿一块固定的木块后速度刚好变为零若木块对子弹的阻力为恒力，那么当子弹射入木块的深度为其厚度的一半时，子弹的速度是 ( ) 5刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一如图 2所示的 图线 1、 2 分别为甲、乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离 l 与刹车前的车速 v 的关系曲线，已知紧急刹车过程中车与地面 间是滑动摩擦据此可知，下列说法中 正确的是 ( ) A甲车的刹车距离随刹车前的车速 v 变化快，甲车的刹车性 能好 B乙车与地面间的动摩擦因数较大，乙车的刹车性能好 c以相同的车速开始刹车，甲车先停下来，甲车的刹车性能好 D甲车的刹车距离随刹车前的车速 v 变化快，甲车与地面间的动摩擦因数较大 6一个小物块冲上一个固定的粗糙斜面，经过斜面上 A、 B两点，到 达斜面上最高点后返回时，又通过了 B、 A 两点，如图 3 所13 / 18 示，关 于物块上滑时由 A 到 B 的过程和下滑时由 B 到 A 的过程，动能的 变化量的绝对值 E 上和 E 下，以及所用时间 t 上和 t 下相比较，有 ( ) A E 上 E 下， t 上 E 下，t 上 t 下 c E 上 t 下 D E 上 E 下，t 上 m2g2kB W1m2g2k c W2 12mv2D W2 m2g2k 12mv2 8汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，到 t114 / 18 秒末关闭 发动机做匀减速直线运动，到 t2 秒末静止动摩擦因数不变，其 v t 图象如图 5 所示，图中 W2D P1 P2 9.如图 6 所示，一个粗糙的水平转台以角速度 匀速转动，转台上 有一个质量为 m 的物体，物体与转台间用长 L 的绳连接着，此 时物体与转台处于相对静止，设物体与转台间的动摩擦因数为 ，现突然制动转台，则 ( ) A由于惯性和摩擦力，物体将以 o 为圆心、 L 为半径做变速圆周运动，直到停止 B若物体在转台上运动一周，物体克服摩擦力做的功为mg2L c若物体在转台上运动一周，摩擦力对物体不做功 15 / 18 D物体在转台上运动 L24g 圈后，停止运动 10静止在粗糙水平面上的物块 A 受方向始终水平向右 、大小 先后为 F1、 F2、 F3 的拉力作用做直线运动， t 4s 时停 下，其 v t 图象如图 7 所示，已知物块 A 与水平面间的动摩擦 因数处处相同，下列判断正确的是 ( ) A全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功 B全过程拉力做的功等于零 c一定有 F1 F3 2F2 D可能有 F1 F32F2 二、非选择题 11如图 8 所示，粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的 S 形轨道光滑半圆轨道半径为 R，两个光滑半圆轨道连接处 cD 之间留有很小空隙，刚好能够使小球通过， cD之间距离可忽略 粗糙弧形轨道最高点 A 与水平面上 B 点之间的高度为 h.从 A 点由静止释放一个可视为质点的小球，小球沿翘尾巴的 S 形轨道运动后从 E 点水平飞出，落到水平地面上，落点到与 E 点在同一竖直线上 B 点的距离为 s.已知小球质量为 m，不计空气阻力，求： 图 8 16 / 18 (1)小球从 E 点水平飞出时的速度大小； (2)小球运动到 B 点时对轨道的压力； (3)小球沿翘尾巴的 S 形轨道运动时克服摩擦力做的功 复习讲义 基础再现 一、 基础导引 A 知识梳理 1.运动 12mv2 3.标量 无关 4.末动能 12mv22 12mv21 思考：动能只有正值，没有负值，但动能的变化却有正有负 “ 变化 ” 是指末状态的物理量减去初状态的物理量，而不一定是大的减去小的，有些书上称之为 “ 增量 ”