导学教程高考物理总复习 第五章 机械能及其守恒定律 第二节 动能定理课件 新人教版.ppt

第二节动能定理 主干回顾 ek2 ek1 运动 焦耳 标量 动能的变化量 ek2 ek1 合外力 1 判断下列说法的正误 1 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 2 动能不变的物体一定处于平衡状态 3 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 自我检测 4 物体在合外力作用下做变速运动时 动能一定变化 5 物体的动能不变 所受的合外力必定为零 6 做自由落体运动的物体 动能与时间的二次方成正比 答案c 3 多选 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 再逐渐增大答案abd 4 如图5 2 1所示 质量为m的物块 在恒力f的作用下 沿光滑水平运动 物块通过a点和b点的速度分别是va和vb 物块由a点运动到b点的过程中 力f对物块做的功w为图5 2 1 答案b 5 多选 2016 银川统考 如图5 2 2所示 在外力作用下某质点运动的v t图象为正弦曲线 从图中可以判断图5 2 2 a 在0 t1时间内 外力做正功b 在0 t1时间内 外力的功率逐渐增大c 在t2时刻 外力的功率最大d 在t1 t3时间内 外力做的总功为零 解析由动能定理可知 在0 t1时间内质点速度越来越大 动能越来越大 外力一定做正功 故a项正确 在t1 t3时间内 动能变化量为零 可以判定外力做的总功为零 故d项正确 由p f v知0 t1 t2 t3四个时刻功率为零 故b c都错 答案ad 考点一动能定理的理解1 动能定理公式中等号的意义等号表明合力做功与物体动能的变化间有以下关系 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 4 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 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 1 关于运动物体所受的合外力 合外力做的功及动能变化的关系 下列说法正确的是a 合外力为零 则合外力做功一定为零b 合外力做功为零 则合外力一定为零c 合外力做功越多 则动能一定越大d 动能不变 则物体合外力一定为零 解析由w flcos 可知 物体所受合外力为零 合外力做功一定为零 但合外力做功为零 可能是 90 故a正确 b错误 由动能定理w ek可知 合外力做功越多 动能变化量越大 但动能不一定越大 动能不变 合外力做功为零 但合外力一定为零 c d均错误 答案a 2 多选 如图5 2 3所示 电梯质量为m 在它的水平地板上放置一质量为m的物体 电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动 当上升高度为h时 电梯的速度达到v 则在这个过程中 以下说法中正确的是 图5 2 3 答案bd 考点二动能定理的应用运用动能定理需注意的问题1 应用动能定理解题时 在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的细节 只需考虑整个过程的功及过程初末的动能 2 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 计算时要把各力的功连同正负号一同代入公式 图5 2 4 答案 a 考向2用动能定理求变力的功 例2 2016 南昌模拟 如图5 2 5所示 光滑斜面的顶端固定一弹簧 一小球向右滑行 并冲上固定在地面上的斜面 设小球在斜面最低点a的速度为v 压缩弹簧至c点时弹簧最短 c点距地面高度为h 不计小球与弹簧碰撞过程中的能量损失 则弹簧被压缩至c点 弹簧对小球做的功为 图5 2 5 答案 a 规律总结应用动能定理解题的基本步骤及注意事项 1 解题步骤 2 注意事项 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 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 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做功 必须根据不同的情况分别对待求出总功 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 考点三动能定理与图象的结合1 分析动能定理与图象结合问题 三步走 2 力学中四类图象所围 面积 的意义 考向1动能定理与运动学图象的综合 例4 用水平力f拉一物体 使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动 t1时刻撤去拉力f 物体做匀减速直线运动 到t2时刻停止 其速度 时间图象如图5 2 7所示 且 若拉力f做的功为w1 平均功率为p1 物体克服摩擦阻力ff做的功为w2 平均功率为p2 则下列选项正确的是 图5 2 7a w1 w2 f 2fb w1 w2 f 2ffc p12ffd p1 p2 f 2ff 解析 由动能定理可得w1 w2 0 解得w1 w2 由图象可知 f ff ma mtan ff ma mtan tan tan 因此f 2ff 选项a d错误b正确 由于摩擦阻力作用时间一定大于水平力f作用时间 所以p1 p2 选项c错误 答案 b 考向2动能定理与w x图象的综合 例5 多选 2016 毕节模拟 质量为1kg的物体在水平粗糙的地面上受到一水平外力f作用运动 如图5 2 8甲所示 外力f和物体克服摩擦力f做的功w与物体位移x的关系如图乙中的 和 所示 重力加速度g为10m s2 下列分析正确的是 图5 2 8 答案 acd 考向3动能定理与f x图象的综合 例6 如图5 2 9甲所示 长为4m的水平轨道ab与半径为r 0 6m的竖直半圆弧轨道bc在b处相连接 有一质量为1kg的滑块 大小不计 从a处由静止开始受水平向右的力f作用 f的大小随位移变化的关系如图乙所示 滑块与ab间的动摩擦因数为 0 25 与bc间的动摩擦因数未知 g取10m s2 求 图5 2 9 1 滑块到达b处时的速度大小 2 滑块在水平轨道ab上运动前2m过程所用的时间 3 若到达b点时撤去力f 滑块沿半圆弧轨道内侧上滑 并恰好能到达最高点c 则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少 考点四应用动能定理分析平抛运动 圆周运动 规范答题 1 平抛运动和圆周运动都属于曲线运动 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 动能定理的表达式为标量式 不能在某一个方向上列动能定理方程 例7 18分 2016 青岛模拟 如图5 2 10所示 传送带a b之间的距离为l 3 2m 与水平面间夹角 37 传送带沿顺时针方向转动 速度恒为v 2m s 在上端a点无初速放置一个质量为m 1kg 大小可视为质点的金属块 它与传送带的动摩擦因数为 0 5 金属块滑离传送带后 经过弯道 沿半径r 0 4m的光滑圆轨道做圆周运动 刚好能通过最高点e 已知b d两点的竖直高度差为h 0 5m g取10m s2 图5 2 10 1 金属块经过d点时的速度 2 金属块在bcd弯道上克服摩擦力做的功 审题指导规范流程 1 通读题干 挖掘信息 传送带顺时针转动 速度v 2m s 传送带长l 3 2m 圆轨道光滑 金属块恰好能通过最高低e 2 构建情景 还原模型 滑块在ab间的运动 为传送带模型 需判断能否达到传送带速度 若能达到 需根据受力求达到共速后的加速度 滑块在bcd间的运动为曲线运动 需根据动能定理求解 滑块在de间的运动为圆周运动模型 e点为圆周运动的最高点 1 多选 如图5 2 12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 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 随堂巩固 图5 2 12a 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 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 wf ekb 即wf ekb wf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 答案bd 2 2015 课标 如图5 2 13所示 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 图5 2 13 答案c 3 2016 衡水模拟 如图5 2 14所示 质量为0 1kg的小物块在粗糙水平桌面上滑行4m后以3 0m s的速度飞离桌面 最终落在水平地面上 已知物块与桌面间的动摩擦因数为0 5 桌面高0 45m 若不计空气阻力 取g 10m s2 则 图5 2 14 a 小物块的初速度是5m sb 小物块的水平射程为1 2mc 小物块在桌面上克服摩擦力做8j的功d 小物块落地时的动能为0 9j 答案d 4 2016 衡水中学 有两条滑道平行建造 左侧相同而右侧有差异 一个滑道的右侧水平 另一个的右侧是斜坡 某滑雪者保持一定姿势坐在雪橇上不动 从h1高处的a点由静止开始沿倾角为 的雪道下滑 最后停在与a点水平距离为s的水平雪道上 接着改用另一个滑道 还从与a点等高