高考物理大一轮复习 第5章 第2讲 动能 动能定理课件 新人教版必修2.ppt

第2讲动能动能定理 1 定义 物体由于 而具有的能叫动能 2 公式 ek 3 单位 1j 1n m 1kg m2 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 动能 考纲要求 运动 焦耳 标量 状态量 1 内容 在一个过程中合外力对物体所做的功 等于物体在这个过程中 2 表达式 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 考纲要求 动能的变化 合外力 曲线运动 变力做功 不同时作用 判断正误 正确的划 错误的划 1 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 2 动能不变的物体 一定处于平衡状态 3 如果物体所受的合外力为零 那么 合外力对物体做的功一定为零 4 物体在合外力作用下做变速运动 动能一定变化 答案 1 2 3 4 1 单选 一个质量为0 3kg的弹性小球 在光滑水平面上以6m s的速度垂直撞到墙上 碰撞后小球沿相反方向运动 反弹后的速度大小与碰撞前相同 则碰撞前后小球速度变化量的大小 v和碰撞过程中小球的动能变化量 ek为 a v 0b v 12m sc ek 1 8jd ek 10 8j 基础自测 解析取初速度方向为正方向 则 v 6 6 m s 12m s 由于速度大小没变 动能不变 故动能变化量为0 故只有选项b正确 答案b 2 单选 如图5 2 1所示 质量为m的物块 在恒力f的作用下 沿光滑水平面运动 物块通过a点和b点的速度分别是va和vb 物块由a运动到b点的过程中 力f对物块做的功w为 图5 2 1 答案b 3 单选 一质点开始时做匀速直线运动 从某时刻起受到一恒力作用 此后 该质点的动能不可能 a 一直增大b 先逐渐减小至零 再逐渐增大c 先逐渐增大至某一最大值 再逐渐减小d 先逐渐减小至某一非零的最小值 再逐渐增大 解析若力f的方向与初速度v0的方向一致 则质点一直加速 动能一直增大 选项a可能 若力f的方向与v0的方向相反 则质点先减速至速度为零后再反向加速 动能先减小至零后再增大 选项b可能 若力f的方向与v0的方向成一钝角 如斜上抛运动 物体先减速 减到某一值再加速 则其动能先减小至某一非零的最小值再增大 选项d可能 选项c不可能 本题选c 答案c 4 单选 在地面上某处将一金属小球竖直向上抛出 上升一定高度后再落回原处 若不考虑空气阻力 则下列图象能正确反映小球的速度 加速度 位移和动能随时间变化关系的是 取向上为正方向 解析小球运动过程中加速度不变 b错 速度均匀变化 先减小后反向增大 a对 位移和动能与时间不是线性关系 c d错 答案a 答案b 热点一对动能定理的理解及简单应用 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 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 典例1 如图5 2 2所示 电梯质量为m 在它的水平地板上放置一质量为m的物体 电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动 当电梯的速度由v1增加到v2时 上升高度为h 则在这个过程中 下列说法或表达式正确的是 图5 2 2 答案cd 跟踪短训 1 质量m 2kg的物体 在光滑水平面上以v1 6m s的速度匀速向西运动 若有一个f 8n方向向北的恒力作用于物体 在t 2s内物体的动能增加了 a 28jb 64jc 32jd 36j 答案b 2 人通过滑轮将质量为m的物体 沿粗糙的斜面由静止开始匀加速地由底端拉上斜面 物体上升的高度为h 到达斜面顶端的速度为v 如图5 2 3所示 则在此过程中 图5 2 3 答案bd 1 优先考虑应用动能定理的问题 1 不涉及加速度 时间的问题 2 有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题 3 变力做功的问题 4 含有f l m v w ek等物理量的力学问题 热点二动能定理在多过程中的应用 2 应用动能定理的解题步骤 典例2 如图5 2 4所示 一根直杆由粗细相同的两段构成 其中ab段为长x1 5m的粗糙杆 bc段为长x2 1m的光滑杆 将杆与水平面成53 角固定在一块弹性挡板上 在杆上套一质量m 0 5kg 孔径略大于杆直径的圆环 开始时 圆环静止在杆底端a 现用沿杆向上的恒力f拉圆环 当圆环运动到b点时撤去f 圆环刚好能到达顶端c 然后再沿杆下滑 已知圆环与ab段的动摩擦因数 0 1 g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 试求 图5 2 4 1 拉力f的大小 2 拉力f作用的时间 3 若不计圆环与挡板碰撞时的机械能损失 从圆环开始运动到最终静止的过程中在粗糙杆上所通过的总路程 审题指导 答案 1 5 1n 2 2 5s 3 85m 反思总结本题要注意以下几点 1 拉力f在圆环运动全过程中不是始终存在的 导致圆环的运动包含有力f作用和无力f作用的多个物理过程 物体的运动状态 受力情况均发生变化 因而在考虑力做功时 必须根据不同情况 分别对待 2 题中a到c的运动中包含两个不同的物理过程 解题时 可以分段考虑 也可视为一个整体过程 应用动能定理求解 跟踪短训 3 如图5 2 5所示 木盒中固定一质量为m的砝码 木盒和砝码在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止 现拿走砝码 而持续加一个竖直向下的恒力f f mg 若其他条件不变 则木盒滑行的距离 图5 2 5a 不变b 变小c 变大d 变大变小均可能 答案b 4 2013 天津卷 10 质量为m 4kg的小物块静止于水平地面上的a点 现用f 10n的水平恒力拉动物块一段时间后撤去 物块继续滑动一段位移停在b点 a b两点相距x 20m 物块与地面间的动摩擦因数 0 2 g取10m s2 求 1 物块在力f作用过程发生位移x1的大小 2 撤去力f后物块继续滑动的时间t 解析 1 设物块受到的滑动摩擦力为ff 则ff mg 根据动能定理 对物块由a到b整个过程 有fx1 ffx 0 代入数据 解得x1 16m 答案 1 16m 2 2s 审题策略1 审题要慢 答题要快所谓审题要慢 就是要仔细 要审透 关键的词句理解要到位 深入挖掘试题的条件 提取解题所需要的相关信息 排除干扰因素 要做到这些 必须通读试题 特别是括号内的内容 千万不要忽视 才能快速答题 思想方法8 突破压轴计算题的审题策略与技巧 2 建立模型 总体把握建模是解题过程中最为关键的一个环节 无论是简单问题还是复杂问题 都需要正确建立模型 建模可以从 数 形 链 三个方面进行 所谓 数 即物理量 可以是具体数据 也可以是符号 所谓 形 就是将题设物理情境以图形的形式呈现出来 所谓 链 即情境链接和条件关联 情境链接就是将物理情境分解成物理子过程 并将这些子过程由 数 形 有机地链接起来 条件关联即 数 间关联或存在的临界条件关联等 数 形 链 三位一体 三维建模 一般分三步建立模型 1 分析和分解物理过程 确定不同过程的初 末状态 将状态量与过程量对应起来 2 画出关联整个物理过程的思维导图 对于物体的运动和相互作用过程 直接画出运动过程草图 3 在图上标出物理过程和对应的物理量 建立情境链接和条件关联 完成情境模型 审题技法1 在审题过程中 要特别注意以下几个方面 第一 题中给出什么 第二 题中要求什么 第三 题中隐含什么 第四 题中考查什么 2 理解题意的具体方法是 1 认真审题 捕捉关键词 如 最多 刚好 瞬间 等 2 认真审题 挖掘隐含条件 3 审题过程要注意画好情境示意图 展示物理图景 4 审题过程要建立正确的物理模型 5 在审题过程中要特别注意题中的临界条件 典例 2013 海南卷13 一质量m 0 6kg的物体以v0 20m s的初速度从倾角为30 的斜坡底端沿斜坡向上运动 当物体向上滑到某一位置时 其动能减少了 ek 18j 机械能减少了 e 3j 不计空气阻力 重力加速度g 10m s2 求 1 物体向上运动时加速度的大小 2 物体返回斜坡底端时的动能 审题指导第一步 读题 获取信息 第二步 解析 1 设物体在运动过程中所受的摩擦力大小为ff 物体动能减少 ek时 在斜坡上运动的距离为x 由动能定理和功能关系得 mgsin30 x ff x ek ff x e 由牛顿第二定律得mgsin30 ff ma 联立 式并代入数据可得a 6m s2 2 设物体沿斜坡向上运动的最大距离为xm 由运动学规律可得v 2axm 设物体返回底端时的动能为ek 由动能定理有mgsin30 xm ffxm ek 0 联立 式并代入数据可得ek 80j答案 1 6m s2 2 80j 即学即练如图5 2 6所示装置由ab bc cd三段轨道组成 轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接 其中轨道ab cd段是光滑的 水平轨道bc的长度x 5m 轨道cd足够长且倾角 37 a d两点离轨道bc的高度分别为h1 4 30m h2 1 35m 现让质量为m的小滑块自a点由静止释放 已知小滑块与轨道bc间的动摩擦因数 0 5 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 图5 2 6 1 小滑块第一次到达d点时的速度大小 2 小滑块第一次与第二次通过c点的时间间隔 3 小滑块最终停止的位置距b点的距离 3 对小滑块运动全过程应用动能定理 设小滑块在水平轨道上运动的总路程为x总 有 mgh1 mgx总 0 将h1 代入得x总 8 6m 故小滑块最终停止的位置距b点的距离为2x x总 1 4m 答案 1 3m s 2 2s 3 1 4m 附 对应高考题组1 2010 山东卷 24 如图所示 四分之一圆轨道oa与水平轨道ab相切 它们与另一水平轨道cd在同一竖直面内 圆轨道oa的半径r 0 45m 水平轨道ab长x1 3m oa与ab均光滑 一滑块从o点由静止释放 当滑块经过a点时 静止在cd上的小车在f 1 6n的水平恒力作用下启动 运动一段时间后撤去力f 当小车在cd上运动了x2 3 28m时速度v 2 4m s 此时滑块恰好落入小车中 已知小车质量m 0 2kg 与cd间的动摩擦因数 0 4 取g 10m s2 求 1 恒力f的作用时间t 2 ab与cd的高度差h 答案 1 1s 2 0 8m 2 2012 北京卷 22 如图所示 质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动 经距离l后以速度v飞离桌面 最终落在水平地面上 已知l 1 4m v 3 0m s m 0 10kg 小物块与桌面间的动摩擦因数 0 25 桌面高h 0 45m 不计空气阻力 重力加速度g取10m s2 求 1 小物块落地点到飞出点的水平距离s 2 小物块落地时的动能ek 3 小物块的初速度大小v0 答案 1 0 90m 2 0 90j 3 4 0m s 1 若弹簧的劲度系数为k 求轻杆开始移动时 弹簧的压缩量x 2 求为使装置安全工作 允许该小车撞击的最大速度vm 3 讨论在装置安全工作时 该小车弹回速度v 和撞击速度v的关系 解析 1 轻杆开始移动时 弹簧的弹力f kx 且f f 解得x 4 2012 重庆卷 23 如图所示为一种摆式摩擦因数测量