高考物理总复习 专题五 第2讲 动能、动能定理配套课件.ppt

第2讲 动能 动能定理 考点1 动能 1 定义 物体由于 而具有的能叫动能 运动 2 公式 ek 12 mv2 3 单位 焦耳 1j 1 kg m2 s2 4 性质 动能是标量 是状态量 与v瞬时对应 自主检测 1 有两个物体甲 乙 它们在同一直线上运动 两物体的质量均为m 甲速度为v 动能为ek 乙速度为 v 动能为 ek 那么 b ek ekd ek ek a ek ekc ek ek答案 b 考点2 动能定理的理解与运用 1 动能定理 动能 1 内容 合外力对物体所做的功等于物体 的变化 3 适用条件 曲线运动 变力做功 分段作用 动能定理既适用于直线运动 也适用于 既适用于恒力做功 也适用于 力可以是各种性质的力 既可以同时作用 也可以 2 动能定理的运用 1 应用动能定理解题的步骤 选取研究对象 明确并分析运动过程 分析受力及各力做功的情况 求出总功 明确过程初 末状态的动能ek1及ek2 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 1 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 2 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 自主检测 2 双选 如图5 2 1所示 质量为m的小车在水平恒力f推动下 从山坡 粗糙 底部a处由静止起运动至高为h的坡顶b 获得速度为v ab间水平距离为s 重力加速度为g 下列说法 正确的是 a 小车克服重力所做的功是mgh 图5 2 1 答案 ab 3 如图5 2 2所示 一质量为m的质点在半径为r的半球形固定容器中 由静止开始自边缘上的a点滑下 到达最低点b时 它对容器的正压力为fn 重力加速度为g 则质点自a滑 到b的过程中 摩擦力对其所做的功为 图5 2 2 答案 a 热点1 用分析法解决多过程问题 方法简介 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 例1 广东六校2013届高三联考 如图5 2 3所示 一长为l 1 5m的小车左端放有质量为m 1kg的小物块 物块与车上表面间动摩擦因数 0 5 光滑半圆形轨道固定在竖直平面内 车的上表面和轨道最低点高度相同 开始车和物块一起以10m s的初速度在光滑水平面上向右运动 车碰到轨道后立即停止运动 g 10m s2 求 1 如果半圆轨道半径r 0 25m时 小物块进入半圆轨道 的圆心等高点p时受轨道的压力np 2 如果要能使物块恰能过半圆最高点 则半圆轨道的半径r为多大 图5 2 3 思路导引 p压力np p点的速度vp 不涉及加 速度和时间等 考虑前面整个过程用动能定理 答题规范 解 1 车碰轨道后 对物块由动能定理得 由上联立解得r 1 7m 方法技巧 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 在时间上把运动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 触类旁通 1 广东六校2013届联考 如图5 2 4所示 斜面倾角为45 从斜面上方a点处由静止释放一个质量为m的弹性小球 在b点处和斜面碰撞 碰撞后速度大小不变 方向变为水平 经过一段时间在c点再次与斜面碰撞 已知ab两点的高度差为h 重力加速 度为g 不考虑空气阻力 求 图5 2 4 1 小球在ab段运动过程中重力做功的平均功率p 2 小球落到c点时速度的大小 s 2 设bc间的水平距离为s 小球在b点时速度为vb 由于倾角为45 平抛运动的竖直位移也为s s vbt2 设小球在c点时速度大小为vc b到c过程中由动能定理得 由以上各式得vc 热点2动能定理与图象结合的问题 例2 2013年北京卷 蹦床比赛分成预备运动和比赛动作两个阶段 最初 运动员静止站在蹦床上 在预备运动阶段 他经过若干次蹦跳 逐渐增加上升高度 最终达到完成比赛动作所需的高度 此后 进入比赛动作阶段 把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧 弹力大小f kx x为床面下沉的距离 k为常量 质量m 50kg的运动员静止站在蹦床上 床面下沉x0 0 10m 在预备运动中 假定运动员所做的总功w全部用于增加其机械能 在比赛动作中 把该运动员视作质点 其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为 t 2 0s 设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1 取重力加速度g 10m s2 忽略空气阻力的影响 1 求常量k 并在如图5 2 5所示中画出弹力f随x变化的 示意图 2 求在比赛动作中 运动员离开床面后上升的最大高度hm 3 借助f x图象可以确定弹力做功的规律 在此基础上 求x1和w的值 图5 2 5 思路导引 f x图象与x轴所围面积为变力f做的功 答题规范 解 1 床面下沉x0 0 10m时 运动员受力平衡mg kx0 得k mgx0 5 0 103n m f x图线如图5 2 6 图5 2 6 2 运动员从x 0处离开床面 开始腾空 其上升 下落时 3 参考由速度 时间图象求位移的方法 f x图线下的面 积等于弹力做的功 从x处到x 0 弹力做功wt 运动员从x1处上升到最大高度hm的过程 根据动能定理 对整个预备运动 由题设条件以及功和能的关系 有 得w 2525j 2 5 103j 方法技巧 变力做功与图象结合问题的分析方法 如弹簧的弹力等变力做功问题 可以作出力 位移图象 力所做的功可以用力的图线与对应的位移轴所包围的 面积 表示 再分析还有哪些力做功 根据动能定理列方程 可求出相应的物理量 触类旁通 2 如图5 2 7甲所示 一根轻质弹簧左端固定在竖直墙面上 右端放一个可视为质点的小物块 小物块的质量为m 1 0kg 当弹簧处于原长时 小物块静止于o点 现对小物块施加一个外力f 使它缓慢移动 将弹簧压缩至a点 压缩量为x 0 1m 在这一过程中 所用外力f与压缩量的关系如图乙所示 然后撤去f释放小物块 让小物块沿桌面运动 已知o点至桌边b点的距离为l 2x 水平桌面的高为h 5 0m 计算时 可用滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力 取g 10m s2 求 1 在压缩弹簧的过程中 弹簧存贮的最大弹性势能 2 小物块到达桌边b点时速度的大小 3 小物块落地点与桌边b的水平距离 甲 乙 图5 2 7 解 1 取向左为正方向 从f x图中可以看出 小物块与桌面间的滑动摩擦力大小ff 1 0n 方向为负方向在压缩过程中 摩擦力做功wf ffx 0 1j由图线与x轴所围面积可得外力f做功 wf 1 0 47 0 0 12 j 2 4j 所以弹簧存贮的最大弹性势能epm wf wf 2 3j 2 从a点到b点的过程中 由于l 2x 摩擦力做功wf ff 3x 0 3j 解得vb 2m s 3 物块从b点开始做平抛运动 有 解得下落时间t 1s 水平距离s vbt 2m 热点3 用动能定理求解变力的功 例3 一质量为m的小球用长为l的轻绳悬挂于o点 小球在水平力f作用下 从平衡位置p点缓慢地移动 当悬线偏离竖直方向 角到达q点时 如图5 2 8所示 则水平力f所 做的功为 a mglcos b flsin c mgl 1 cos d flcos 图5 2 8 易错提醒 该题中没有指出水平力f是恒力 小球缓慢地移动 可以看做每个瞬间都处在平衡状态 速度大小不变 由于绳与竖直方向的夹角不断变化 如果三力平衡 则拉力f也在不断变化 即大小不恒定 不适合用公式w fs flsin 正确解析 本题中不能简单地用w fscos 可运用动能定理 小球在运动过程中受三个力的作用 可认为速度大小不变 其中绳的拉力与小球瞬时速度的方向垂直不做功 根据动能定理得w总 wg wf ek 0 可知 wg wf mgh 即重力做的负功和拉力做的功相等 选c 拓展提升 应用动能定理求变力做功时应注意的问题 1 所求的变力的功不一定为总功 故所求的变力的功不一 定等于 ek 2 合外力对物体所做的功对应物体动能的变化 而不是对 应物体的动能 3 若有多个力做功时 必须明确各力做功的正负 待求的变力的功若为负功 可以设克服该力做功为w 则表达式中应用 w 也可以设变力的功为w 则字母w本身含有负号 触类旁通 3 双选 2011年东北模拟 如图5 2 9所示 长为l的长木板水平放置 在木板的a端放置一个质量为m的小物块 现缓慢地抬高a端 使木板以左端为轴转动 当木板转到与水平面的夹角为 时小物块开始滑动 此时停止转动木板 小物块 滑到底端的速度为v 则在整个过