高考物理一轮复习 5.2 动能定理及其应用课件.ppt

第2节动能定理及其应用 2 一 动能1 定义 物体由于运动而具有的能 3 单位 j 1j 1n m 1kg m2 s2 4 矢标性 动能是标量 只有正值 6 相对性 由于速度具有相对性 所以动能的大小与参考系的选取有关 中学物理中 一般选取地面为参考系 3 二 动能定理1 内容 力在一个过程中对物体所做的功 等于物体在这个过程中动能的变化 2 表达式 w ek2 ek1 3 物理意义 合外力的功是物体动能变化的量度 4 功与动能的关系 1 w 0 物体的动能增加 2 w 0 物体的动能减少 3 w 0 物体的动能不变 5 适用条件 1 动能定理既适用于直线运动 也适用于曲线运动 2 动能定理既适用于恒力做功 也适用于变力做功 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 4 5 1 多选 关于动能的理解 下列说法正确的是 a 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b 物体的动能总为正值c 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d 动能不变的物体 一定处于平衡状态 答案 解析 6 2 多选 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外力再求合外力的功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 答案 解析 7 3 在水平恒力作用下 物体沿粗糙水平地面运动 在物体的速度由0增为v的过程中 恒力做功w1 在物体的速度由v增为2v的过程中 恒力做功w2 则w1 w2为 a 1 1b 1 2c 1 3d 因为有摩擦力做功而无法确定 答案 解析 8 4 如图所示 小球以初速度v0由a点沿不光滑的轨道运动到高为h的b点后自动返回 其返回途中仍经过a点 则经过a点时的速度大小为 答案 解析 9 5 多选 2016 山东枣庄高三 上 期中 太极球 是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材 做该项运动时 健身者半马步站立 手持太极球拍 拍上放一橡胶太极球 健身者舞动球拍时 球却不会掉落地上 现将太极球简化成如图所示的平板和小球 熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动 且在运动到图中的a b c d位置时球与板无相对运动趋势 a为圆周的最高点 c为最低点 b d与圆心o等高 则从d到a过程 a 健身者对 太极球 做正功b 太极球 的机械能守恒c 太极球 的重力势能增加d 合外力对 太极球 做正功 答案 解析 10 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 动能定理的理解1 动能定理公式中体现的三个关系 1 数量关系 即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系 可以通过计算物体动能的变化 求合外力做的功 进而求得某一力做的功 2 单位关系 等式两侧物理量的国际单位都是焦耳 3 因果关系 合外力做的功是引起物体动能变化的原因 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 11 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 3 一个物体的动能变化 ek与合外力对物体所做功w具有等量代换关系 1 若 ek 0 表示物体的动能增加 其增加量等于合外力对物体所做的正功 2 若 ek 0 表示物体的动能减少 其减少量等于合外力对物体所做的负功的绝对值 3 若 ek 0 表示合外力对物体所做的功等于零 反之亦然 这种等量代换关系提供了一种计算变力做功的简便方法 4 优先考虑应用动能定理的情况 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中间状态的问题 3 变力做功的问题 12 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 某滑沙场 如图所示 某旅游者乘滑沙橇从a点由静止开始滑下 最后停在水平沙面上的c点 设滑沙橇和沙面间的动摩擦因数处处相同 斜面和水平面连接处可认为是圆滑的 滑沙者保持一定姿势坐在滑沙橇上不动 若测得ac间水平距离为x a点高为h 求滑沙橇与沙面间的动摩擦因数 13 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 解题探究 滑沙者和滑沙橇这一整体在斜面和平面上各受几个力 斜面上和平面上各有哪几个力做功 提示 斜面上和平面上各受三个力 均是重力 支持力和摩擦力 提示 斜面上有重力和摩擦力做功 平面上只有摩擦力做功 14 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 15 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 规律总结 1 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 2 应用动能定理解题的基本思路 16 考点一 考点二 例1 对点训练1 考点三 多选 如图所示 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 a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 答案 解析 17 考点一 考点二 例2 对点训练2 考点三 动能定理在多过程中的应用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 动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式 当题目中涉及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 18 考点一 考点二 例2 对点训练2 考点三 3 用分析法解决多过程问题分析法是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 具体来讲包括三个方面 1 在空间上可以把整体分解为几个部分 如力学中的隔离 电路的分解等 2 在时间上把全过程分解为几个阶段 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 19 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 2015 河北邯郸模拟 在赛车场上 为了安全起见 车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏 当车碰撞围栏时起缓冲器作用 在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎 实验情景如图所示 水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上 处于自然状态 开始赛车在a处且处于静止状态 距弹簧自由端的距离为l1 1m 当赛车启动时 产生水平向左的恒为f 24n的牵引力使赛车向左匀加速前进 当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机 赛车继续压缩弹簧 最后被弹回到b处停下 已知赛车的质量为m 2kg a b之间的距离为l2 3m 赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v 4m s 水平向右 g取10m s2 求 1 赛车和地面间的动摩擦因数 2 弹簧被压缩的最大距离 20 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 解题探究 是否需要考虑弹簧做功 答案 1 0 2 2 0 5m 解析 1 从赛车离开弹簧到b点静止 由动能定理得解得 0 2 2 设弹簧被压缩的最大距离为l 从赛车加速到离开弹簧 由动能定理得解得l 0 5m 提示 不考虑 弹簧被压缩时做的功与弹簧弹回时做功大小相同 但正负相抵 21 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 方法归纳 运用动能定理需注意的问题 1 若过程包含了几个运动性质不同的分过程 既可分段考虑 也可整个过程考虑 但求功时 有些力不是全过程都作用的 必须根据不同的情况分别对待求出总功 2 运用动能定理时 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 使字母w本身含有负号 22 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 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 23 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 答案 1 3m s 2 2s 3 1 4m 24 例2 对点训练2 考点一 考点二 考点三 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 25 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 动能定理的图象问题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 图线的交点以及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 26 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 如图甲所示 在倾角为30 的足够长的光滑斜面ab的a处连接一粗糙水平面oa oa长为4m 有一质量为m的滑块 从o处由静止开始受一水平向右的力f作用 f只在水平面上按图乙所示的规律变化 滑块与oa间的动摩擦因数 0 25 g取10m s2 试求 1 滑块运动到a处的速度大小 2 不计滑块在a处的速率变化 滑块冲上斜面ab的长度是多少 27 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 解题探究 滑块从o点开始运动到滑块冲上斜面这段过程中做了什么样的运动 f x图象的面积表示什么 提示 如图所示 提示 力f对物体所做的功 28 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 29 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 规律总结 四类图象所围面积的含义 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 s图 由公式w fs可知 f s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 30 考点一 考点二 考点三 例3 对点训练3 将小球以10m s的初速度从地面竖直向上抛出 取地面为零势能面 小球在上升过程中的动能ek 重力势能ep与上升高度h间的关系分别如图中两直线所示 g取10m s2 下列说法正确的是 a 小球的质量为0 2kgb 小球受到的阻力 不包括重力 大小为0 2nd 小球上升到2m时 动能与重力势能之差为0 5j 答案 解析 31 1 2 3 4 1 多选 2016 山东潍坊期中 如图所示 有三个斜面a b c 底边的长分别为l l 2l 高度分别为2h h h 某物体与三个斜面间的动摩擦因数都相同 这个物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端 忽略空气阻力 三种情况相比较 下列说法正确的是 a 物体克服摩擦力做的功wc 2wb 4wab 物体克服摩擦力做的功wc 2wb 2wac 物体到达底端的动能eka 2ekb 2ekcd 物体到达底端的动能eka 2ekb 2ekc 答案 解析 32 1 2 3 4 2 2015 全国理综 17 如图 一半径为r 粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置 直径poq水平 一质量为m的质点自p点上方高度r处由静止开始下落 恰好从p点进入轨道 质点滑到轨道最低点n时 对轨道的压力为4mg g为重力加速度的大小 用w表示质点从p点运动到n点的过程中克服摩擦力所做的功 则 答案 解析 33 1 2 3 4 3 2015 山东烟台二中摸底 如图甲所示 物体受到水平推力f的作用在粗糙水平面上做直线运动 通过力传感器和速度传感器监测到推力f 物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示 g取10m s2 则 a 物体的质量m 1 0kgb 物体与水平面间的动摩擦因数 0 20c 第2s内物体克服摩擦力做的功w 3 0j 答案 解析 34 1 2 3 4 4 2015 河南中原名校考试 如图所示 质量为m 1kg的物块 在水平力作用下静止在倾角为 30 的光滑斜面上 斜面的末端b与水平传送带相接 物块经过此位置滑上皮带时无能量损