高考物理复习 高效学习方略 52 动能定理及其应用课件.ppt

一 动能1 定义 物体由于而具有的能 2 表达式 3 矢标性 量 4 单位 1j 1n m 1kg m2 s2 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 运动 标 焦耳 二 动能定理1 内容 力在某个过程中对物体所做的功 等于物体在这个过程中动能的 2 表达式 w ek2 ek1 3 物理意义 动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体之间的关系 即合力的功是物体的量度 变化 动能变化 动能变化 4 动能定理的适用条件 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 曲线运动 变力做功 不同时作用 动能具有相对性 其数值与参考系的选取有关 一般取地面为参考系 1 质量一定的物体 a 速度发生变化时其动能一定变化b 速度发生变化时其动能不一定发生变化c 速度不变时其动能一定不变d 动能不变时其速度一定不变解析bc动能是标量 速度是矢量 2 关于运动物体所受的合力 合力做的功 运动物体动能的变化 下列说法正确的是 a 运动物体所受的合力不为0 合力必做功 物体的动能一定变化b 运动物体所受的合力为0 则物体的动能一定不变c 运动物体的动能保持不变 则物体所受合力一定为0d 运动物体所受合力不为0 则物体一定做变速运动 解析bd由功的定义w flcos 知 合力不为0时 若 90 w合 0 故a错误 若合力为0 则合力的功也为0 由动能定理w合 ek2 ek1 物体的动能不发生变化 故b正确 由牛顿第二定律 有合力作用 就一定会改变物体的运动状态 物体做变速运动 故d正确 3 质量不同而具有相同动能的两个物体 在动摩擦因数相同的水平面上滑行到停止 则 a 质量大的滑行的距离大b 质量大的滑行的时间短c 它们克服阻力做的功一样大d 它们运动的加速度一样大 5 如图所示 小球从高为h的斜面上的a点 由静止开始滑下 经b点在水平面上滑到c点而停止 现在要使物体由c点沿原路回到a点时速度为零 那么必须给小球以多大的初速度 设小球经过b点处无能量损失 解析取小球为研究对象 在斜面上和平面上它都受到重力 支持力 摩擦力三个力作用 在整个运动过程中支持力始终垂直于运动方向不做功 重力做正功 摩擦力做负功 由动能定理可知在下滑到c点静止的过程中有 w重 w阻 0 所以w阻 w重 mgh 当它沿原路返回时 摩擦力所做负功与下滑过程完全相同 而此时重力也做负功 由动能定理得 要点一对动能定理的理解1 一个物体的动能变化 ek与合外力对物体所做的功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 2 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 求合力的功 进而求得某一力的功 2 单位相同 国际单位都是焦耳 3 因果关系 合外力的功是引起物体动能变化的原因 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力学问题时 可以考虑使用动能定理 由于只需要从力在整个位移内做的功和这段位移始末两状态动能变化去考虑 无需注意其中运动状态变化的细节 同时动能和功都是标量 无方向性 所以无论是直线运动还是曲线运动 计算都会特别方便 4 动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的 一般以地面为参考系 动能定理说明外力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系和数量关系 不可理解为功转变成了物体的动能 一个25kg的小孩从高为3 0m的滑梯顶端由静止开始滑下 滑到底端时的速度为2 0m s 取g 10m s2 关于力对小孩做的功 以下结果正确的是 a 合外力做功50jb 阻力做功500jc 重力做功500jd 支持力做功50j 要点二动能定理的应用1 运用动能定理须注意的问题 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始末的动能 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符号 正负 一同代入公式 2 应用动能定理的一般步骤 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个力的做功情况 受哪些力 每个力是否做功 在哪段位移哪段过程中做功 做正功还是负功 做多少功 然后求出代数和 3 明确物体在过程始末状态的动能ek1和ek2 4 列方程w合 ek2 ek1 必要时注意分析题目潜在的条件 补充方程进行求解 1 在研究某一物体受到力的持续作用而发生状态改变时 如涉及位移和速度而不涉及时间时应首先考虑应用动能定理 而后考虑牛顿定律 运动学公式 如涉及加速度时 先考虑牛顿第二定律 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 有些力在物体运动全过程中不是始终存在的 在计算外力做功时更应引起注意 例2 如图所示 一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落 陷入沙坑2cm深处 求沙子对铅球平均阻力的大小 g取10m s2 答案 2020n 以20m s的初速度 从地面竖直向上抛出一物体 它上升的最大高度是18m 如果物体在运动过程中所受阻力的大小不变 求 1 物体在离地面多高处 物体的动能与重力势能相等 以地面为零势能面 取g 10m s2 2 物体回到抛出点的速度大小 易错点忽视重力做功导致错误 例 有一个竖直放置的圆形轨道 半径为r 由左右两部分组成 如图所示 右半部分aeb是光滑的 左半部分bfa是粗糙的 现在轨道最低点a放一个质量为m的小球 并给小球一个水平向右的初速度va 使小球沿轨道恰好运动到最高点b 小球在b点又能沿bfa轨道回到a点 到达a点时对轨道的压力为4mg 求初速度va和小球由b经f回到a的过程中克服摩擦力所做的功 错误之处 在求va时 误认为小球在b点的最小速度为零 在由动能定理求克服摩擦力做功时 漏掉了重力做功 纠错心得 1 把此模型归为球杆模型出现错误 它应属于球绳模型 2 在分析题意时 没有对小球进行受力分析出现漏力 4 如图所示 平直木板ab倾斜放置 板上的p点距a端较近 小物块与木板间的动摩擦因数由a到b逐渐减小 先让物块从a由静止开始滑到b 然后 将a着地 抬高b 使木板的倾角与前一过程相同 再让物块从b由静止开始滑到a 上述两过程相比较 下列说法中一定正确的有 a 物块经过p点的动能 前一过程较小b 物块从顶端滑到p点的过程中因摩擦产生的热量 前一过程较少c 物块滑到底端的速度 前一过程较大d 物块从顶端滑到底端的时间 前一过程较长解析ad由动能定理可知a选项正确 c选项错误 产生热量q fx 据题意知fap fbp 同时xap xbp 所以两过程产生的热量大小不能确定 b项错误 结合加速度变化特点利用v t图可知d项正确 a 两球同时落地