湖南省高考历史一轮复习 第5章 第2节 动能和动能定理课件 粤教版.ppt

第2节动能和动能定理 例1 如图5 2 1所示 质量为m的物体在力f作用下沿斜面向上运动 设物体初速度为v0 末速度为vt 斜面与物体间的动摩擦因数为 斜面的倾角为 物体发生的位移为s 求合外力做功与动能变化的关系 对动能及动能定理的理解 图5 2 1 点评 要注意的是 ek表示动能的增量 动能不一定增加 所有外力对物体所做的总功 这些力对物体所做功的代数和等于物体动能的增量 求解时先求每个力所做的功 再代数求和 也可以先将物体的外力进行合成 求出合外力后 再求总功 例2 如图5 2 2所示 某滑板爱好者在离地h 1 8m高的平台上滑行 水平离开a点后落在水平地面的b点 其水平位移s1 3m 着地时由于存在能量损失 着地后速度变为v 4m s 并以此为初速度沿水平地面滑行s2 8m后停止 已知人与滑板的总质量m 60kg 求 1 人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小 2 人与滑板离开平台时的水平初速度 空气阻力忽略不计 g 10m s2 动能定理的简单应用 图5 2 2 点评 此题用牛顿第二定律也可以求解 但用动能定理求解会使问题变得简单 动能定理解题的一般步骤 1 选取研究对象 2 明确运动过程 分析研究对象的受力情况和过程中各个力的做功情况 一共受到哪些力的作用 哪些力不做功 哪些力做正功 哪些力做负功 若不能确定做正功还是负功的 用w来代替就可以了 3 明确运动过程的初 末状态 求出初 末状态的动能 4 根据动能定理列出方程求解 1 对动能定理w总 ek2 ek1理解不准确 2 在计算合力做功时不能正确进行受力分析 错误地认为所有外力都对物体做功 还存在忘掉对重力是否做功进行分析的现象 3 计算初动能和末动能的参考系选择不统一 研究问题的过程不清 例3 如图5 2 3所示 一根长l的轻绳 一端固定在o点 另一端拴着质量为m的小球 将绳拉直 使之与水平方向向上成30 角 然后将小球由静止释放 使小球在竖直平面内运动 当小球达到最低点时 绳上的拉力为多大 图5 2 3 错解原因 小球在下落过程前期 做自由落体运动 当绳子拉直时会发生突变 损失一部分机械能 然后以l为半径做圆周运动 纠错心得 正确分析物理过程是运用物理规律的关键 有些过程极短 如 碰撞 细绳绷紧 发生时大都有机械能损失 因此 对于包含这些极短过程问题 若以物体运动的全过程为研究对象 机械能可能不守恒 但以其中的某一阶段为研究对象 机械能却可能守恒 题型一运用动能定理求变力做功 图5 2 4 解析 小球受到重力 水平力 绳子拉力的作用 因为绳子的拉力始终沿绳子 并与运动方向垂直 所以该力不做功 缓慢 的过程 可以认为小球每一时刻都处于平衡状态 动能没有变化 运用动能定理 mgl 1 cos w 0 故w mgl 1 cos c正确 答案 c 思维拓展 许多同学错误地直接用功的定义式求解 得到a答案 因为过程 缓慢 则每一时刻都可以看成是平衡态 那么f就不可能是恒力 因此用定义或直接求解是错误的 跟踪训练1如图5 2 5所示 bc是一条平直轨道 c点距b点的距离为s 3 0m ab是一条竖直平面内的圆形轨道 轨道长为1 4圆周 其中a比b高h 80cm 有一个质量为m 1kg的物体从静止开始沿ab轨道滑下 测得它经过b点的速度为vb 2 0m s 当滑行到c点处停止 求 1 物体在ab轨道上受到的平均阻力f 2 物体在bc轨道上的动摩擦因数 图5 2 5 解析 由于物体在圆弧ab轨道上运动时 沿圆弧切线方向合力不为零 产生切向加速度 所以物体做变速曲线运动 滑动摩擦力的大小也在变化 无法用牛顿第二定律求解 但是可以用动能定理来求解 例5 如图5 2 6所示 一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止 量得停止处与开始运动处的水平距离为s 不考虑物体滑至斜面底端与水平面交接处的能量损失 并认为斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同 求动摩擦因数 题型二功能关系的理解 图5 2 6 切入点 本题考查动能定理的应用 选什么过程进行研究 物体在这一过程中受哪些力作用 哪些力对物体做功 做正功还是做负功 这一过程的动能变化怎样 这是应用动能定理需要考虑的 思维拓展 对这种多过程问题 既可以分段利用动能定理列方程求解 也可以对全过程利用动能定理列方程求解 解题时可根据具体情况选择使用 一般情况下 对全过程列方程简单些 另外 本题的两个结论可以记忆 本题的情景是 物体在运动过程中初 末状态的动能相等 那么这个过程中 动力对物体做的正功 等于物体克服阻力做的功 物体从斜面上滑到水平面上克服摩擦力做的功wf mg lcos l mgs 与斜面倾角无关 跟踪训练2如图5 2 7所示 do是水平面 ab是斜面 初速为v0的物体从d点出发沿dba滑动到顶点a速度刚好为零 如果斜面改为ac c点在od之间 图中未画出 已知物体与斜面和水平面之间的动摩擦因数处处相同且不为零 让物体从d点出发沿dca滑动到a且速度刚好为零 则物体具有的初速度 a 一定等于v0b 一定大于v0c 一定小于v0d 决定于斜面的倾角大小 图5 2 7 a 解析 设物体经过的水平面长为l1 斜面长为l2 斜面倾角为 动摩擦因数为 则物体由d到a克服摩擦阻力做的功w mgl1 mgl2cos mg l1 l2cos 不难发现括号内两项之和就是od的长度 因此物体由d到a克服摩擦阻力做的功跟转折点 b或c 的位置无关 对物体从d到a的全过程用动能定理 两次克服重力做的功和克服摩擦阻力做的功都是相同的 因此两次的动能变化也相同 本题选a 1 双选 2011 全国理综 电磁轨道炮工作原理如图5 2 8所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动 并与轨道保持良好接触 电流i从一条轨道流入 通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场 可视为匀强磁场 磁感应强度的大小与i成正比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出 现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍 理论上可采用的方法是 a 只将轨道长度l变为原来的2倍b 只将电流i增加至原来的2倍c 只将弹体质量减至原来的一半d 将弹体质量减至原来的一半 轨道长度l变为原来的2倍 其他量不变答案 bd 图5 2 8 2 2010 上海卷 如图5 2 9所示 倾角 37 质量m 5kg的粗糙斜面位于水平地面上 质量m 2kg的木块置于斜面顶端 从静止开始匀加速下滑 经t 2s到达底端 运动路程l 4m 在此过程中斜面保持静止 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 地面对斜面的摩擦力大小与方向 2 地面对斜面的支持力大小 3 通过计算证明木块在此过程中满足动能定理 图5 2 9 3 双选 2010 汕头模拟 如图5 2 10所示 水平面上b点左侧都是光滑的 b点右侧都是粗糙的 质量为m和m的两个小物块 可视为质点 在光滑水平面上相距l以相同的速度向右运动 它们在进入粗糙区域后最后静止 若它们与粗糙水平面间的动摩擦因数相同 设静止后两物块间的距离为s m运动的总时间为t1 m运动的总时间为t2 则以下说法正确的是 a 若m m 则s lb 无论m m取何值 总是s 0c 若m m 则t1 t2d 无论m m取何值 总是t1 t2答案 bd 图5 2 10 4 2010 海口市高三调研 轮滑运动员与滑轮总质量为m 运动员手托着一个质量为m的彩球 在半圆形轨道上及空中进行表演 如图5 2 11所示 运动员从半圆轨道边缘a由静止开始下滑 冲上轨道另一边等高点b后继续竖直上升 到达最高点时立即竖直上抛手中的彩球 彩球从手中抛出到最高点时间t恰等于运动员离开b点运动到最高点时的时间 设在半圆形轨道运动过程中需要克服阻力做功为wf 不计空气阻力 求 1 人抛出彩球时对彩球所做的功 2 人在圆形轨道中所做的功 图5 2 11 5 汽车质量为5 103kg 发动机的额定功率为60kw 汽车所受阻力恒为车重的0