高考物理大一轮复习 第五章 机械能守恒定律 第2课时 动能和动能定理及应用课件.ppt

第2课时动能和动能定理及应用 一 动能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 运动 焦耳 标量 状态量 二 动能定理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w ek2 ek1 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 动能的变化 合外力 曲线运动 变力做功 不同时作用 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为零 那么合外力对物体做功一定为零 6 做自由落体运动的物体 动能与时间的二次方成正比 考点一动能动能定理 d d 要点突破 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 ek2 ek1及其他必要的解题方程 进行求解 典例剖析 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 a f ff 1 3b f ff 3 1c w1 w2 1 1d w1 w2 1 3 答案c 答案d 针对训练 1 关于运动物体所受的合力 合力做的功 物体动能的变化 下列说法正确的是 a 运动物体所受的合力不为零 合力必做功 物体的动能肯定要变化b 运动物体所受的合力为零 则物体的动能肯定不变c 运动物体的动能保持不变 则该物体所受合力一定为零d 运动物体所受合力不为零 则该物体一定做变速运动 其动能要变化 解析关于运动物体所受的合力 合力做的功 物体动能的变化三者之间的关系有下列三个要点 1 若运动物体所受合力为零 则合力不做功 或物体所受外力做功的代数和必为零 物体的动能绝对不会发生变化 2 物体所受合力不为零 物体必做变速运动 但合力不一定做功 合力不做功 则物体动能不变化 3 物体的动能不变 一方面表明物体所受的合力不做功 同时表明物体的速率不变 速度的方向可以不断改变 此时物体所受的合力只是用来改变速度方向 产生向心加速度 如匀速圆周运动 根据上述三个要点不难判断 本题只有选项b是正确的 答案b 2 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 考点二动能定理的应用 d d 要点突破 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 解决多过程问题应优先考虑应用动能定理 或功能关系 从而使问题得到简化 能解决的几个典型问题如下 1 不涉及加速度 时间的多过程问题 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 典例剖析 例1 2017 嘉兴模拟 张伟同学参加学校运动会立定跳远项目比赛 起跳直至着地过程如图所示 测量得到比赛成绩是2 5m 目测空中脚离地最大高度约0 8m 忽略空气阻力 则起跳过程该同学所做功最接近 a 65jb 750jc 1025jd 1650j 答案b 例2 2015 浙江10月学考 如图所示是公路上的 避险车道 车道表面是粗糙的碎石 其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险 质量m 2 0 103kg的汽车沿下坡行驶 当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力 此时速度表示数v1 36km h 汽车继续沿下坡匀加速直行l 350m 下降高度h 50m时到达 避险车道 此时速度表示数v2 72km h 1 求从发现刹车失灵至到达 避险车道 这一过程汽车动能的变化量 2 求汽车在下坡过程中所受的阻力 g取10m s2 3 若 避险车道 与水平面间的夹角为17 汽车在 避险车道 受到的阻力是在下坡公路上的3倍 求汽车在 避险车道 上运动的最大位移 sin17 0 3 答案 1 3 0 105j 2 2 103n 3 33 3m 方法总结 应用动能定理求解多过程问题的基本思路 1 弄清物体的运动由哪些过程组成 2 分析每个过程中物体的受力情况 3 各个力做功有何特点 对动能的变化有无影响 4 从总体上把握全过程 表达出总功 找出初 末状态的动能 5 对所研究的全过程运用动能定理列方程 答案a 2 如图所示 摩托车做特技表演时 以v0 10 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p 4 0kw的额定功率行驶 冲到高台上所用时间t 3 0s 人和车的总质量m 1 8 102kg 台高h 5 0m 摩托车的落地点到高台的水平距离x 10 0m 不计空气阻力 取g 10m s2 求 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 如图所示 在竖直平面内固定一半径r为2m 圆心角为120 的光滑圆弧轨道bec 其中点e是最低点 在b c两端平滑 对称地连接ab cd两段粗糙直轨道 直轨道上端a d与最低点e之间的高度差h均为2 5m 现将质量为0 01kg的小物块由a点静止释放 物块与直轨道间的动摩擦因数均为0 25 取g 10m s2 求 1 小物块从静止释放到第一次过e点时重力做的功 2 小物块第一次通过e点时的动能大小 3 小物块在e点时受到支持力的最小值 答案 1 0 25j 2 0 23j 3 0 2n 1 在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平 斜向上 斜向下方向抛出 不计空气阻力 则落在同一水平地面时的速度大小 a 一样大b 水平抛的最大c 斜向上抛的最大d 斜向下抛的最大 答案a 2 如图所示 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 a 不变b 变小c 变大d 变大变小均可能 答案b 3 质量为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 若有一个大小为8n 方向向北的恒力f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 4 如图所示 一质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于o点 小球在水平拉力f的作用下 从平衡位置p点很缓慢地移动到q点 则力f所做的功为 a mglcos b mgl 1 cos c flsin d fl 解析小球从p点移到q点时 受重力 绳子的拉力和水平拉力f 由受力平衡知f mgtan 随 的增大 f也增大 故f是变力 因此不能直接用公式w flcos 求解 从p缓慢拉到q 由动能定理得wf mgl 1 cos 0 小球缓慢移动 速度可视为大小不变 即wf mgl 1 cos