高考物理一轮总复习 专题5 机械能 第2讲 动能、动能定理课件.ppt

第2讲动能 动能定理 考纲解读 1 理解动能的概念 2 掌握动能定理 并能应用动能定理解答问题 一 动能1 定义 物体由于 而具有的能 2 表达式 ek 3 单位 1j 1n m 1kg m2 s2 4 矢标性 量 5 瞬时性 v是瞬时速度 6 相对性 物体的动能相对于不同的参考系一般不同 考点o讲堂梳理自查 运动 焦耳 标 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动能的 2 表达式 w ek2 ek1 3 适用范围 1 动能定理既适用于直线运动 也适用于 运动 2 既适用于恒力做功 也适用于 做功 3 力可以是各种性质的力 既可以同时作用 也可以不同时作用 变化 曲线 变力 1 对动能定理的考查 2017年河北邯郸月考 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作用下从平衡位置p点很缓慢地移到q点 如图所示 则力f做功为 a mglcos b mgl 1 cos c flsin d flcos 答案 b 解析 小球从平衡位置p点缓慢地移动到q点的过程中 动能变化量为零 重力做负功 绳子拉力不做功 水平拉力f做功 根据动能定理求解拉力f所做的功 小球从平衡位置p点缓慢地移动到q点的过程中 根据动能定理得w1 mgl 1 cos 0 得拉力f所做的功为w1 mgl 1 cos 故选b 2 对动能定理应用的考查 多选 2017届湖南衡阳检测 冰壶比赛场地如图 运动员从起滑架处推着冰壶出发 在投掷线mn处放手让冰壶滑出 设在某次投掷后发现冰壶投掷的初速度v0较小 直接滑行不能使冰壶沿虚线到达尽量靠近圆心o的位置 于是运动员在冰壶到达前用毛刷摩擦冰壶运行前方的冰面 这样可以使冰壶与冰面间的动摩擦因数从 减小到某一较小值 设经过这样擦冰 冰壶恰好滑行到圆心o点 关于这一运动过程 以下说法正确的是 a 为使本次投掷成功 必须在冰壶滑行路线上的特定区间上擦冰b 为使本次投掷成功 可以在冰壶滑行路线上的不同区间上擦冰c 擦冰区间越靠近投掷线 冰壶滑行的总时间越短d 擦冰区间越远离投掷线 冰壶滑行的总时间越短 答案 bc 考点1动能的定理与应用 4 动能定理说明力对物体做功是引起物体动能变化的原因 合外力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程 转化了多少由合外力做了多少功来度量 2 用动能定理求解变力功的步骤 1 分析物体受力情况 确定力是恒力还是变力 2 找出其中恒力的功及变力的功 3 运用动能定理求解 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 思路剖析 1 轻杆开始移动的临界条件是什么 2 小车撞击弹簧时若装置安全 轻杆向右移动不超过l时 此种情景下小车撞击的速度最大 练1如图所示 一辆汽车通过图中的细绳拉起井中质量为m的重物 开始时汽车在a点 绳子已拉紧且竖直 左侧绳长为h 汽车加速向左运动 沿水平方向从a经过b驶向c 且a b间的距离也为h 汽车过b点时的速度为v0 求汽车由a移动到b的过程中 绳的拉力对重物做的功 设绳和滑轮的质量及摩擦力不计 滑轮 汽车的大小都不计 解析 将汽车到达b点时的速度v0分解如图所示 汽车到达b点时物体的速度与同一时刻沿绳方向的速度分量v1相等 即物体速度v1 v0cos 由题意知 45 1 应用动能定理解题步骤 2 应用动能定理解题的注意事项 1 动能定理的研究对象可以是单一物体 或者是可以看作单一物体的物体系统 2 当题目中涉及位移和速度而不涉及时间或处理曲线运动中的速率问题时都可优先考虑动能定理 3 应用动能定理时 必须明确各力做功的正 负 动能定理与图象结合问题的分析方法1 首先看清楚所给图象的种类 如v t图象 f x图象 ek x图象等 2 挖掘图象的隐含条件 求出所需要的物理量 如由v t图象所包围的 面积 求位移 由f x图象所包围的 面积 求功等 3 分析有哪些力做功 根据动能定理列方程 求出相应的物理量 考点2动能定理与图象相结合 例2伦敦奥运会女子10米 即跳台距水面10m 跳台比赛中 我国小将陈若琳技压群芳夺得冠军 设陈若琳的质量为m 50kg 其体形可等效为长度l 1 0m 直径d 0 3m的圆柱体 不计空气阻力 当她跳起到达最高点时 她的重心离跳台台面的高度为0 70m 在从起跳到接触水面过程中完成一系列动作 入水后水的等效阻力f 不包括浮力 作用于圆柱体的下端面 f的数值随入水深度y变化的函数图象如图所示 该直线与f轴相交于f 2 5mg处 与y轴相交于y h 某一未知深度 处 为了确保运动员的安全 水池必须有一定的深度 已知水的密度 1 103kg m3 g取10m s2 根据以上数据估算 1 起跳瞬间所做的功 2 从起跳到接触水面过程的时间 3 跳水池至少应为多深 保留2位有效数字 答案 1 100j 2 1 63s 3 6 6m 练2 2017年江苏南通质检 如图所示 一物体以某一初速度v0从固定的粗糙斜面底端上滑至最高点又返回底端的过程中 以沿斜面向上为正方向 若用h x v和ek分别表示物块距水平地面高度 位移 速度和动能 t表示运动时间 则可能正确的图象是 1 解决物理图象问题的基本方法 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 结合图象找出图线的斜率 截距 交点 图线下的面积所对应的物理意义 3 根据对应关系列式解答问题 2 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 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 要注意运用它们的功能特点 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的功等于力的大小与路程的乘积 考点3动能定理在多过程中的应用 例3山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动 一滑雪道abc的底部是一段半径为r的圆弧 圆弧的末端c的切线沿水平方向 c点到地面之间是一悬崖峭壁 如图所示 已知ac间的高度差为h 运动员连同滑雪装备总质量为m 开始时运动员从a点由静止下滑 滑到c点后被水平抛出 当抛出时间为t时 迎面遭遇一股强风 最终运动员落到了与起点a高差为h的水平雪地上 落地时速度大小为v 不计遭遇强风前的空气阻力和雪道的摩擦阻力 重力加速度为g 求 1 运动员到达c点所受的支持力的大小 2 运动员刚遭遇强风时的速度大小及距地面的高度 3 强风对运动员所做的功为多大 思路剖析 1 运动员整体由a到c机械能守恒吗 如何求c点的速度和支持力 2 离开c点后时间为t内运动员做什么运动 如何求解 3 运动员整个运动过程受哪些力作用 哪些力做了功 如何由动能定理列式 练3如图所示 轻弹簧左端固定在竖直墙上 右端点在o位置 质量为m的物块a 可视为质点 以初速度v0从距o点右方x0的p点处向左运动 与弹簧接触后压缩弹簧 将弹簧右端压到o 点位置后 a又被弹簧弹回 a离开弹簧后 恰好回到p点 物块a与水平面间的动摩擦因数为 求 1 物块a从p点出发又回到p点的过程 克服摩擦力所做的功 2 o点和o 点间的距离x1 3 若将另一个与a完全相同的物块b 可视为质点 与弹簧右端拴接 将a放在b右边 向左压a b 使弹簧右端压缩到o 点位置 然后从静止释放 a b共同滑行一段距离后分离 分离后物块a向右滑行的最大距离x2是多少 解决多过程问题时 对整体应用动能定理求解较简捷 但要特别注意分析各个力做功的特点 例如 重力做功与实际路径无关 只与始末位置高度差有关 滑动摩擦力做功与路程有关 热点题组一动能定理的理解1 多选 2017届山西四校联考 如图所示 卷扬机的绳索通过定滑轮用力f拉位于粗糙斜面上的木箱 使之沿斜面向上加速移动 在移动的过程中 下列说法中正确的是 模拟精选 组合专练 a f对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和b f对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和c 木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能d f对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和 答案 cd 解析 木箱在上升过程中 由动能定理可知wf mgh wf ek 故有wf mgh wf ek 由此可知选项a b错误 d正确 木箱上升过程中 重力做负功 重力势能增加 木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能 选项c正确 热点题组二动能定理求解变力做功2 2017届江苏南通质检 某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 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约为 a 65jb 350jc 700jd 1250j 答案 c 答案 c 热点题组三动能定理与图象结合4 多选 2017届江西师大附中检测 一个质量为m 2kg的物块静止放置在粗糙水平地面o处 物块与水平面间的动摩擦因数 0 5 在水平拉力f作用下物块由静止开始沿水平地面向右运动 经过一段时间后 物块回到出发点o处 取水平向右为速度的正方向 如图甲所示 物块运动过程中其速度v随时间t变化规律如图乙所示 重力加速度g取10m s2 则 a 物块经过4s时间到出发点b 4 5s时刻水平力f的大小为16nc 6s内摩擦力对物体先做负功 后做正功 总功为零d 物块运动到第4s时改变水平拉力的方向 答案 bd 答案 b 热点题组四动能定理在多过程中的应用6 2017年梧州模拟 如图所示 倾角