高三物理总复习 4.2动能和动能定理课件 鲁科版.ppt

第二节动能和动能定理 基础知识梳理 运动 标量 特别提示 动能是状态量 而动能的变化量是过程量 二 动能定理1 内容 对物体所做的功等于物体 2 表达式 w 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 合外力 动能的变化 ek2 ek1 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 课堂互动讲练 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 合外力的功是物体动能变化的原因 3 动能定理中涉及的物理量有f s 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所做的功和这段位移始末两状态的动能变化去考虑 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 名师点睛 1 动能定理指明了一种功能关系 合外力的功是物体动能变化的量度 2 功和动能都是标量 动能定理表达式是一个标量式 不能在某一个方向上应用动能定理 但牛顿第二定律是矢量方程 可以在互相垂直的方向上分别使用分量方程 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 2011年厦门外国语月考 下列说法中正确的是 a 运动物体所受的合外力不为零 合外力必做功 物体的动能肯定要变化b 运动物体的合外力为零 则物体的动能肯定不变c 运动物体的动能保持不变 则该物体所受合外力一定为零d 运动物体所受合外力不为零 则该物体一定做变速运动 其动能肯定要变化 解析 选b 关于物体所受的合外力 合外力所做的功 物体动能的变化 三者之间的关系有下列三个要点 若物体所受合外力为零 则合外力不做功 或者物体所受外力做功的代数和为零 物体的动能不会发生变化 物体所受合外力不为零 物体必做变速运动 但合外力不一定做功 如匀速圆周运动 物体的动能不变 只表明物体所受合外力不做功 物体运动的速率不变 如匀速圆周运动 但速度的方向可以不断改变 在这种情况下物体所受的合外力只是用来改变速度的方向 产生向心加速度 据上述三点 可以得到只有b项正确 二 动能定理的应用1 应用动能定理处理多过程问题动能定理反映的是物体两个状态的动能变化与在这两个状态之间外力所做总功的量值关系 因此对由初始状态到终止状态这一过程中物体的运动性质 运动轨迹 做功的力是恒力还是变力等诸多问题不必加以追究 就是说应用动能定理不受这些问题的限制 2 运用动能定理应注意的问题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变化的细节 只考虑整个过程中的功及过程的始末的动能 若过程包含了几个运动性质不同的分过程 既可以分段考虑 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 3 应用动能定理解题的一般思路 1 确定研究对象和研究过程 注意 动能定理一般只应用于单个物体 如果是系统 那么系统内的物体间不能有相对运动 2 对研究对象进行受力分析 研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析 含重力 3 写出该过程中合外力做的功 或分别写出各个力做的功 注意功的正负 如果研究过程中物体受力情况有变化 要分别写出该力在各个阶段做的功 4 写出物体的初 末动能 5 按照动能定理列式求解 名师点睛 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的关系 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 即时应用 即时突破 小试牛刀 图4 2 1 2 如图4 2 1所示 质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍 物块与转轴oo 相距r 物块随转台由静止开始转动 当转速增加到一定值时 物块即将在转台上滑动 在物块由静止到滑动前的这一过程中 转台的摩擦力对物块做的功为 经典题型探究 图4 2 2 2011年浙江金华联考 如图4 2 2所示 一个质量为m的小球拴在钢绳的一端 另一端施加大小为f1的拉力作用 在水平面上做半径为r1的匀速圆周运动 今将力的大小改变为f2 使小球仍在水平面上做匀速圆周运动 但半径变为r2 小球运动的半径由r1变为r2过程中拉力对小球做的功 思路点拨 根据圆周运动的知识求两种情况的动能 速度 利用动能定理求过程中的功 答案 f2r2 f1r1 2 规律总结 1 绳的拉力为小球做圆周运动提供向心力 是变力 不能直接应用w fs运算 可用动能定理等方法进行求解 2 动能定理既适用物体的直线运动 也适用于曲线运动 既适用于恒力做功 也适用于变力做功 力可以是各种性质的力 即各力可以同时作用 也可以分阶段作用 只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可 这些正是应用动能定理的优越性所在 图4 2 3 2011年宁德一中期中检测 一轻弹簧的左端固定在墙壁上 右端自由 一质量为m的滑块从距弹簧右端l0的p点以初速度v0正对弹簧运动 如图4 2 3所示 滑块与水平面的动摩擦因数为 在与弹簧碰后反弹回来 最终停在距p点为l1的q点 求 在滑块与弹簧碰撞过程中弹簧最大压缩量为多少 思路点拨 解决此问题要思考以下几点 1 分析滑块的整个运动过程 分析每个过程中的受力情况和做功情况 滑块在向左运动过程中弹力所做的功与向右运动过程中弹力所做的功有何定量关系 2 分别对滑块向左和向右的运动过程利用动能定理列方程求解 3 若研究滑块运动的全过程 弹簧弹力做功如何进行处理 规律总结 题目涉及多个过程 可以分向左 向右研究 也可以全过程研究 当然也可以逐段研究 但相对而言分段研究繁琐 全过程研究可以体现出动能定理解题的优越性 但应注意各力做功的情况在各阶段有所不同 满分样板12分 2010年高考山东理综卷 如图4 2 4所示 四分之一圆轨道oa与水平轨道ab相切 它们与另一水平轨道cd在同一竖直面内 圆轨道oa的半径r 0 45m 水平轨道ab长s1 3m oa与ab均光滑 一滑块从o点由静止释放 当滑块经过a点时 静止在cd上的小车在f 1 6n的水平恒力作用下启动 运动一段时间后撤去力f 当小车在cd上运动了s2 3 28m时速度v 2 4m s 此时滑块恰好落入小车中 已知小车质量m 0 2kg 与cd间的动摩擦因数 0 4 取g 10m s2 求 1 恒力f的作用时间t 2 ab与cd的高度差h