浙江版2020版高考物理一轮复习第5章机械能第2讲动能动能定理课件.ppt

第2讲动能动能定理,知识排查,动能,1.定义：物体由于_而具有的能叫动能。2.公式：Ek_。3.单位：_，1J1Nm1kgm2/s2。4.矢标性：动能是_，只有正值。5.状态量：动能是_，因为v是瞬时速度。,运动,焦耳,标量,状态量,1.内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中_。2.表达式：W_或WEk2Ek1。3.物理意义：_的功是物体动能变化的量度。4.适用条件(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_。,动能定理,动能的变化,合外力,曲线运动,变力做功,间断作用,5.应用动能定理解决的典型问题大致分为两种,(1)单一物体的单一过程或者某一过程；(2)单一物体的多个过程。动能定理由于不涉及加速度和时间，比动力学研究方法要简便。,小题速练,1.思考判断(1)物体的动能不变，所受合外力一定为零()(2)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化()(3)动能不变的物体，一定处于平衡状态()(4)一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化()(5)如果物体所受的合外力不为零，那么合外力对物体做功一定不为零()答案(1)(2)(3)(4)(5),2.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中()A.动能增加了1900JB.动能增加了2000JC.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000J解析由题可得，重力做功WG1900J，则重力势能减少1900J，故选项C正确，D错误；由动能定理得，WGWfEk，克服阻力做功Wf100J，则动能增加1800J，故选项A、B错误。答案C,动能动能定理的应用,1.对动能定理的三点理解(1)做功的过程就是能量转化的过程，动能定理表达式中的“”的意义是一种因果关系在数值上相等的符号，它并不意味着“功就是动能增量”，也不意味着“功转变成了动能”，而是意味着“功引起物体动能的变化”。(2)动能定理叙述中所说的“外力”，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力。(3)合外力对物体做正功，物体的动能增加；合外力对物体做负功，物体的动能减少；合外力对物体不做功，物体的动能不变。,2.应用动能定理解决问题的步骤,(1)选取研究对象，明确它的运动过程。(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况，然后求各个外力做功的代数和。受哪些力各力是否做功做正功还是负功做多少功(3)明确物体始末状态的动能Ek1和Ek2。(4)列出动能定理的方程W合Ek2Ek1及其他必要的解题方程，进行求解。,【典例1】在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到vmax后立即关闭发动机直到停止，汽车的速度时间图象如图1所示。设汽车的牵引力为F，摩擦力为Ff，全过程中牵引力做功W1，克服摩擦力做功W2。以下判断中正确的是(),图1A.FFf13B.FFf31C.W1W211D.W1W213,答案C,图2,解析设物块与斜坡间的动摩擦因数为，则物块沿斜坡上滑的过程中，由动能定理,答案D,1.人用手托着质量为m的物体，从静止开始沿水平方向运动，前进距离s后，速度为v(物体与手始终相对静止)，物体与人手掌之间的动摩擦因数为，则人对物体做的功为(),答案D,2.北京获得2022年冬奥会举办权，冰壶是冬奥会的比赛项目。将一个冰壶以一定初速度推出后将运动一段距离停下来。换一个材料相同、质量更大的冰壶，以相同的初速度推出后，冰壶运动的距离将()A.不变B.变小C.变大D.无法判断,答案A,3.(2018宁波模拟)如图3所示，粗糙的AB水平面与竖直平面内的光滑弯曲轨道BC在B点相接。一小物块从AB上的D点以初速度v08m/s出发向B点滑行，DB长为L12m，小物块与水平面间的动摩擦因数0.2，g取10m/s2，求：,(1)小物块滑到B点时的速度大小vB；(2)小物块沿弯曲轨道上滑的最大高度h。,图3,解析(1)对DB段利用动能定理有,(2)小物块从B到C的过程中由动能定理得,答案(1)4m/s(2)0.8m,1.动能定理适用于直线运动，也可用于曲线运动；动能定理适用于恒力做功，也可用于变力做功；动能定理可分段处理，也可整过程处理。2.解决多过程问题方法(1)首先需要建立运动模型，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。,应用动能定理解决多过程问题,(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，要注意运用它们的做功特点：重力的功取决于物体的初、末位置，与路径无关；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。(3)关注过程与过程的连接状态的受力特征与运动特征(比如：速度、加速度或位移)。(4)列整体(或分过程)的动能定理方程。,【典例】如图4所示，倾角45的粗糙平直导轨AB与半径为R的光滑圆环轨道相切，切点为B，整个轨道处在竖直平面内。一质量为m的小滑块(可以看作质点)从导轨上离地面高为h3R的D处无初速度下滑进入圆环轨道。接着小滑块从圆环最高点C水平飞出，恰好击中导轨上与圆心O等高的P点，不计空气阻力，已知重力加速度为g。求：,(1)滑块运动到圆环最高点C时的速度大小；(2)滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力的大小；(3)滑块在斜面轨道BD间运动的过程中克服摩擦力做的功。,图4,解析(1)小滑块从C点飞出来做平抛运动，水平速度为v0。,(2)小滑块在最低点时速度为v，由动能定理得,解得FN6mg由牛顿第三定律得FN6mg(3)从D到最低点过程中，设DB过程中克服摩擦阻力做功Wf，由动能定理得,在最低点由牛顿第二定律得,【拓展延伸1】在【典例】中，若小滑块刚好能过C点，求滑块与轨道AB间的动摩擦因数。解析小滑块刚好能过C点，则在C点由牛顿第二定律得,小滑块由D至C过程，由动能定理得,【拓展延伸2】在【典例】中的滑块从轨道的P点由静止释放，滑块与粗糙导轨间的动摩擦因数为，求滑块整个运动过程中在AB轨道上通过的总路程。解析滑块在P点释放，滑块将在两轨道间做往返运动，当滑块到达B点时的速度为零后滑块将只在圆弧轨道上运动，故全过程由动能定理得mgsPBsinmgcoss0由几何关系得sPBR,应用动能定理解题的基本思路,1.如图5所示，质量为m的小球，从离地面H高处从静止开始释放，落到地面后继续陷入泥中h深度而停止，设小球受到空气阻力为f，重力加速度为g，则下列说法正确的是(),图5,答案C,2.如图6所示，水平桌面上的轻质弹簧左端固定，右端与静止在O点质量为m1kg的小物块接触而不连接，此时弹簧无形变。现对小物块施加F10N水平向左的恒力，使其由静止开始向左运动。小物块在向左运动到A点前某处速度最大时，弹簧的弹力为6N，运动到A点时撤去推力F，小物块最终运动到B点静止。图中OA0.8m，OB0.2m，重力加速度取g10m/s2。求小物块：,(1)与桌面间的动摩擦因数；(2)向右运动过程中经过O点的速度；(3)向左运动的过程中弹簧的最大压缩量。,图6,解析(1)小物块速度达到最大时，加速度为零。,(3)弹簧最大压缩量为xmax，对小物块运动的全过程，根据动能定理得FxOAFf(2xmaxxOB)0，代入数值得xmax0.9m。答案(1)0.4(2)1.26m/s(3)0.9m,3.如图7所示，摩托车做特技表演时，以v010.0m/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以P4.0kW的额定功率行驶，冲到高台上所用时间t3.0s，人和车的总质量m1.8102kg，台高h5.0m，摩托车的落地点到高台的水平距离x10.0m。不计空气阻力，取g10m/s2。求：,图7(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。,解析(1)摩托车在空中做平抛运动，设摩托车飞行时间为t1。则,(2)设摩托车到达高台顶端的速度为vx，即平抛运动的水平速度,落地时的竖直速度为vygt110.0m/s,(3)摩托车冲上高台过程中，根据动能定理：,WfPtmgh4.01033.0J1.8102105.0J3.0103J,1.解决物理图象问题的基本步骤,(1)观察题目给出的图象，弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义。(2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。(3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比，找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下方的面积所对应的物理意义，根据对应关系列式解答问题。,动能定理与图象结合的问题,2.四类图象所围“面积”的含义,1.用水平力F拉一物体，使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，t1时刻撤去拉力F，物体做匀减速直线运动，到t2时刻停止，其速度时间图象如图8所示，且，若拉力F做的功为W1，平均功率为P1；物体克服摩擦阻力Ff做的功为W2，平均功率为P2，则下列选项正确的是(),A.W1W2，F2FfB.W1W2，F2FfC.P12FfD.P1P2，F2Ff,图8,答案B,2.如图9甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数0.5，(取g10m/s2)，则下列说法正确的是(),图9A.物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动B.物体在水平地面上运动的最大位移是10m,答案B,3.质量为1kg的物体，放置在动摩擦因数为0.2的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图10所示，重力加速度为10m/s2，则下列说法正确的是(),图10,答案C,科学思维动能定理的综合应用,物理计算题历来是高考拉分题，试题综合性强，涉及物理过程较多，所给物理情境较复杂，物理模型较模糊甚至很隐蔽，运用的物理规律也较多，对考生的各项能力要求很高，为了在物理计算题上得到理想的分值，应做到细心审题、用心析题、规范答题。,【例】(20183月浙江温州选考适应性考试)如图11所示，某玩具厂设计出一个“2018”字型的竖直模型玩具，固定在足够长的水平地面上，四个数字等高，“2”字和“8”字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成，过“2”字出口H点的竖直虚线与“2”字上半圆相切，“0”字是半径为R的单层光滑圆轨道，“1”字是高度为2R的具有左右两条通道的光滑竖直细管道，所有轨道转角及连接处均平滑，H、F、B、C间的距离分别为3R、3R、2R。一小物块(可视为质点)分别从“1”字轨道A端的左、右两侧通道进入模型开始运动，小物块与FB、BC段轨道的动摩擦因数10.4，与HF段轨道的动摩擦因数20.15，已知R1m。,图11(1)要使小物块能通过“8”字轨道，求小物体从“1”字轨道上端右侧通道射入的初速度最小值；,(3)若“0”字圆形轨道半径可调(F点位置不动)，且其轨道不能与其他字型重叠。现让小物体从“1”字轨道上端左侧通道静止释放，要使小物体不脱离“0”字轨道，“0”字轨道半径R应满足什么条件？,审题流程第一步：把握过程，构建运动模型,第二步：抓好关键点，找出突破口小物块能通过“8”字轨道最高点D点的临界速度为vD0，A到D，由动能定理求初速度的最小值；A至J由动能定理求出小物块通过J点的速度，再由平抛运动的规律求落地点到J点正下方的水平距离；分析两种情况：小物块恰过“0”字最高点G，由重力提供向心力。小物块A至G由动能定理列式，求出“0”字轨道半径R。小物块恰到达“0”字轨道半径高度时速度为零，运用动能定理求出“0”字轨道半径R，再得到“0”字轨道半径R的范围。,规范解答(1)能通过“8”字轨道最高点D点的临界速度为vD0；,【针对训练】(2018宁波市九校联考)如图12所示为一遥控电动赛车(可视为质点)和它的运动轨道示意图。假设在某次演示中，赛车从A位置由静止开始运动，经2s后关闭电动机，赛车继续前进至B点后水平飞出，赛车能从C点无碰撞地进入竖直平面内的圆形光滑轨道，D点和E点分