高考物理一轮总复习 第五章 机械能及其守恒定律 第15讲 动能定理及其应用课件.ppt

机械能及其守恒定律 第五章 第15讲动能定理及其应用 栏目导航 1 动能 1 定义 物体由于 而具有的能 2 公式 ek 3 单位 1j 1n m 1kg m2 s2 4 标矢性 动能是 只有正值 动能与速度方向 5 动能的变化 物体 与 之差 即 ek 考点动能定理及其应用 运动 焦耳 标量 无关 末动能 初动能 2 动能定理 1 内容 在一个过程中合力对物体所做的功 等于物体在这个过程中 2 表达式 w ek ek2 ek1 3 物理意义 的功是物体动能变化的量度 4 适用条件 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 做功 力可以是各种性质的力 既可以同时作用 也可以 作用 动能的变化 合力 曲线运动 变力 分阶段 1 请判断下列表述是否正确 对不正确的表述 请说明原因 1 动能是机械能的一种表现形式 凡是运动的物体都具有动能 2 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 3 动能不变的物体 一定处于平衡状态 解析 速度是矢量 动能是标量 动能不变的物体 速度的方向可能发生变化 4 做自由落体运动的物体 动能与下落距离的二次方成正比 5 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 6 物体在合外力作用下做变速运动 动能一定变化 解析 变速运动可能仅仅是速度的方向发生变化 此时动能可能不变 7 物体的动能不变 所受的合外力必定为0 解析 物体动能不变 所受的合外力不一定为0 比如匀速圆周运动 2 多选 对动能定理的理解 关于动能定理的表达式w ek2 ek1 下列说法正确的是 a 公式中的w为不包含重力的其他力做的总功b 公式中的w为包含重力在内的所有力做的功 也可通过以下两种方式计算 先求每个力的功 再求功的代数和或先求合力再求合力的功c 公式中的ek2 ek1为动能的增量 当w 0时动能增加 当w 0时 动能减少d 动能定理适用于直线运动 但不适用于曲线运动 适用于恒力做功 但不适用于变力做功 bc b 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 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 一对动能定理的理解 3 动能定理中涉及的物理量有f l m v w ek等 在处理含有上述物理量的问题时 优先考虑使用动能定理 4 若过程包含了几个运动性质不同的分过程 既可以分段考虑 也可以整个过程考虑 5 适用范围 直线运动 曲线运动 恒力做功 变力做功 各个力同时做功 分段做功均可用动能定理 应用动能定理解题应抓好 两状态一过程 两状态 即明确研究对象的始 末状态的速度或动能情况 一过程 即明确研究过程 确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息 高中阶段动能定理中的位移和速度应以地面或相对地面静止的物体为参考系 例1 多选 一块长木板b放在光滑的水平面上 在b上放一物体a 现以恒定的外力拉b 由于a b间摩擦力的作用 a将在b上滑动 以地面为参考系 a b都向前移动一段距离 在此过程中 a 外力f做的功等于a和b动能的增量b b对a的摩擦力所做的功 等于a的动能增量c a对b的摩擦力所做的功 等于b对a的摩擦力所做的功d 外力f对b做的功等于b的动能的增量与b克服摩擦力所做的功之和 bd 解析 a物体所受的合外力等于b对a的摩擦力 对a物体运用动能定理 则有b对a的摩擦力所做的功等于a的动能的增量 即b对 a对b的摩擦力与b对a的摩擦力是一对作用力与反作用力 大小相等 方向相反 但是由于a在b上滑动 a b相对地的位移不等 故二者做功不等 c错 对b应用动能定理wf ekb wff就是外力f对b做的功 等于b的动能增量与b克服摩擦力所做的功之和 d对 由前述讨论知b克服摩擦力所做的功与a的动能增量 等于b对a的摩擦力所做的功 不等 故a错 二动能定理的应用 应用动能定理解题步骤 注意事项 1 动能定理往往用于单个物体的运动过程 由于不涉及加速度及时间 比动力学研究方法要简便 2 动能定理表达式是一个标量式 在某个方向上应用动能定理没有任何依据 3 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 将该力做功表达为 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 例2 2017 河北唐山模拟 如图所示装置由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 可视为质点 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 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 思维导引 重力做功与路径无关 摩擦力做功与路径有关 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 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 图线下的面积所对应的物理意义 分析解答问题 或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量 三动能定理与图象结合问题 图象所围 面积 的意义 1 v t图 由公式x vt可知 v t图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移 2 a t图 由公式 v at可知 a t图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量 3 f x图 由公式w fx可知 f x图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功 4 p t图 由公式w pt可知 p t图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功 例3 2017 湖北黄石调研 用传感器研究质量为2kg的物体由静止开始做直线运动的规律时 在计算机上得到0 6s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示 下列说法正确的是 a 0 6s内物体先向正方向运动 后向负方向运动b 0 6s内物体在4s时的速度最大c 物体在2 4s内速度不变d 0 4s内合力对物体做的功等于0 6s内合力做的功 d 1 圆周运动属于曲线运动 若只涉及位移和速度而不涉及时间 应优先考虑用动能定理列式求解 2 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 让草图帮助我们理解物理过程和各量关系 四动能定理与圆周运动结合问题 动能定理在圆周运动中的应用竖直面内圆周运动经常考查最高点和最低点 最高点的速度和最低点的速度可以通过动能定理联系起来 所以竖直面内的圆周运动 经常和动能定理联系应用 1 运用动能定理解决问题时 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 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 1 重力的功取决于物体的初 末位置 与路径无关 2 大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力的大小与路程的乘积 五用动能定理解决多过程问题 答案 1 8j 2 2m 3 5m s 1 2017 浙江绍兴诊断 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 c 解析 当恒力的方向与运动方向相同时 质点做匀加速运动 这时动能一直增加 a正确 当恒力的方向与运动方向相反时 质点先减速到零 再反向加速运动 此时动能先减小到零 再逐渐增加 b正确 当力的方向与运动方向不在一条直线上 而成锐角时 力对质点做正功 根据动能定理 动能一直增加 当力的方向与运动方向成钝角时 力对质点做负功 动能减小 当力的方向与速度方向垂直时 速度达到最小值 接下来力的方向与速度方向又成锐角 动能又会增加 如斜上抛运动 因此d正确 由于只有这几种可能 因此c错误 2 多选 2016 广东名校联考 将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出 抛出时的速度大小为v0 小球落到地面时的速度大小为2v0 若小球受到的空气阻力不能忽略 则对于小球下落的整个过程 下面说法中正确的是 a 小球克服空气阻力做的功小于mghb 重力对小球做的功等于mghc 合外力对小球做的功小于mvd 重力做的功等于动能的增加量 ab 解析 拉动物体的力为变力 故a错 缓慢运动可认为速度为0 由动能定理得wf mgr 0 所以wf mgr 故d对 b c错 d ac 答题送检 来自阅卷名师报告 规范答题 1 2017 山西太原诊断 打桩机是利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械 某同学对打桩机的工作原理产生了兴趣 他构建了一个打桩机的简易模型 如图甲所示 他设想 用恒定大小的拉力f拉动绳端b 使物体从a点 与钉子接触处 由静止开始运动 上升一段高度后撒去f 物体运动到最高点后自由下落并撞击钉子 将钉子打入一定深度 按此模型分析 若物体质量m 1kg 上升了1m高度时撤去拉力 撤