高中物理 专题12 动能定理及实验学业水平测试课件.ppt

一 动能1 动能 物体由于运动而具有的能 叫动能 其表达式为 ek mv2 2 对动能的理解 1 动能是一个状态量 它与物体的运动状态相对应 动能是标量 它只有大小 没有方向 而且物体的动能总是大于或等于零 不会出现负值 2 动能是相对的 它与参照物的选取密切相关 如行驶中的汽车上的物品 对汽车上的乘客 物品动能是零 但对路边的行人 物品的动能就不为零 一般选地面为参考系分析 二 重力势能1 重力势能 地球上的物体具有跟它的高度有关的能叫重力势能 是物体和地球共有的 表达式 ep mgh 重力势能的大小与零势能面的选取有关 2 对重力势能的理解 1 重力势能是物体和地球这一系统共同所有 单独一个物体谈不上具有重力势能 即 如果没有地球 物体谈不上有重力势能 平时说物体具有多少重力势能 是一种习惯上的简称 重力势能是相对的 它随参考点的选择不同而不同 要说明物体具有多少重力势能 首先要指明参考点 即零势能点 2 重力势能是标量 它没有方向 但是重力势能有正 负 此处正 负不是表示方向 而是表示比零点的能量状态高还是低 势能大于零表示比零点的能量状态高 势能小于零表示比零点的能量状态低 零点的选择不同虽对势能值表述不同 但对物理过程没有影响 即势能是相对的 势能的变化是绝对的 势能的变化与零点的选择无关 3 重力做功与重力势能 重力做功与路径无关 由物体所受的重力和物体初 末位置所在水平面的高度差决定 即 wg mg h 重力做正功 物体高度下降 重力势能降低 重力做负功 物体高度上升 重力势能升高 重力做的功等于重力势能增量的负值 即wg ep mgh2 mgh1 三 动能定理1 动能定理的表述合外力做的功等于物体动能的变化量 这里的合外力指物体受到的所有外力的合力 包括重力 表达式为说明 动能定理也可以表述为 外力对物体做的总功等于物体动能的变化 实际应用时 后一种表述比较好操作 不必求合力 特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下 只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来 就可以得到总功 当w合 0时 ek2 ek1 动能增大 当w合 0时 ek2 ek1 动能减小 2 应用动能定理解题的一般步骤 1 确定研究对象及运动过程 2 在全过程中对研究对象进行受力分析 3 写出研究过程中合力做的功 或分别写出各个力做的功 注意功的正负 再代数和 如果研究过程中物体受力情况有变化 就要分别写出各力在各个阶段做的功再代数和 4 确定初 末状态并写出初 末状态的动能 5 利用动能定理列方程求解 四 实验 探究恒力做功与物体动能变化的关系1 实验目的用打点计时器探究外力 重力 对物体所做的功与物体动能的变化关系 2 实验器材铁架台 带铁夹 打点计时器 直尺 重物 纸带 复写纸片 导线 学生电源 3 实验步骤 将打点计时器竖直稳定地固定在铁架台支架上 使限位孔伸出桌面外 将夹有重锤的纸带从下向上穿过限位孔 一只手提住纸带的上端 使纸带竖直 重锤紧靠在下边的限位孔处 先开启电源使打点计时器工作 然后放手使纸带在重锤的带动下自由下落 结果打点计时器在纸带上打下一系列点 利用打了点的纸带来计算重力所做的功wg与动能变化量 ek的定量关系 4 数据处理如何计算重力所做的功wg和动能的变化量 ek 在纸带上取两个合适的点 如下图中纸带上的b点和e点 用刻度尺测出这两点间的距离sbe 根据功的定义可知 wg mgsbe 采用求平均速度的方法求出打点计时器打b e两点时 重锤的速度vb和ve 再根据动能的计算式ek mv2计算打b e两点时的动能及其动能的差值 ek 5 实验结论重力所做的功wg与物体动能的改变量 ek在误差允许的范围内是相等的 结论的推广 合外力对物体所做的功等于物体动能的增量 即 w合 ek ek2 ek1 这就是动能定理 单选 关于动能和速度 下列说法正确的是 a 物体的速度发生变化 动能一定发生变化b 物体的速度发生变化 动能可能不变c 物体的动能不变 速度一定不变d 物体的动能发生变化 速度可能不变 解析 物体的速度方向变化而大小不变 则动能不变 a选项错误 b选项正确 物体的动能不变只能得到物体的速度大小不变 但是速度可能方向在变 如匀速圆周运动 c选项错误 物体动能变化则物体的速度大小一定改变 d选项错误 答案 b点评 物体的速度变化包括大小变化 方向变化以及大小和方向都变化 只有速度大小变化才会引起物体动能的变化 这是由速度的矢量性和动能的标量性决定的 单选 2010年广东学业水平测试 水平地面上 一运动物体在10n摩擦力的作用下 前进5m后停止 在这一过程中物体的动能改变了 a 10jb 25jc 50jd 100j解析 由动能定理 ek w合 wf 50j 即动能改变了50j 答案 c点评 1 本题属于 理解 中的 简单应用 层次 2 熟悉动能定理的解题步骤 单选 2010年广东学业水平测试 某同学投掷铅球 每次出手时 铅球速度的大小相等 但方向与水平面的夹角不同 关于出手时铅球的动能 下列判断正确的是 a 夹角越大 动能越大b 夹角越大 动能越小c 夹角为45 时 动能最大d 动能的大小与夹角无关 解析 物体的动能ek mv2 铅球速度的大小相等 动能的大小与夹角无关 答案 d点评 动能定理既适用于直线运动 也适用于曲线运动 单选 质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于o点 小球在水平力f作用下 从平衡位置p点缓慢地移动到q点 如下图所示 则力f所做的功为 a mglcos b flsin c mgl 1 cos d flcos 解析 本题中小球的运动是缓慢的 可认为小球每时刻都是静止的 都处于受力平衡的状态 因而f的大小不断变化 且不断增大 即力f是变力 而w fscos 适用于恒力做功 因此本题只能由动能定理求解 由动能定理得 wf mgt 1 cos 0 因此wf mgl 1 cos 所以c答案正确 答案 c点评 动能定理既适用于恒力做功 也适用于变力做功 力做功时可以是连续的 也可以是不连续的 根据运动状态进行受力分析 判定各力做功的情况 辨别是变力还是恒力做功 以及选定恰当的初 末状态是解决这类问题的关键 单选 2010年江苏学业水平测试 用下图所示装置做 探究功与物体速度变化的关系 的实验 小车在橡皮筋的作用下弹出 沿木板滑行 第一次实验用1条橡皮筋 橡皮筋对小车做的功记为w 当把2条 3条 4条 与第1次实验完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次 第3次 第4次 实验时 橡皮筋对小车做的功为2w 3w 4w 每次橡皮筋做功后小车获得的速度可通过打点计时器和纸带测出 探究小车获得的速度与橡皮筋所做功有什么定量关系 下列说法正确的是 a 实验中先让小车在橡皮筋的作用下弹出 再接通打点计时器的电源b 每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须相同c 实验中必须求出小车加速过程的平均速度d 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 解析 实验中要先接通打点计时器的电源 再放小车 a错 每次实验橡皮筋拉伸的长度必须相同 这样2根 3根并在一起 做功才是2w 3w 但w的具体数值不必算出 b对d错 实验中要求出小车加速后的末速度 c错 答案 b点评 正确理解实验原理 理解实验过程中的注意事项 并且知道实验的误差来源 1 单选 2010年天津学业水平测试 某运动的物体动能为ek 若将其质量和速度均变为原来的2倍 则物体的动能变为 a 2ekb 4ekc 8ekd 16ek 2 单选 如图 传送带匀速运动 带动货物匀速上升 在这个过程中 对货物的动能和重力势能分析正确的是 a 动能增加b 动能不变c 重力势能不变d 重力势能减少 解析 货物匀速上升 其动能不变 重力势能增加 选b 答案 b 3 单选 2010年广东学业水平考试 如图所示为竖直平面内的三条路径 物体沿路径1 2 3从p点运动到q点的过程中 重力做功分别为w1 w2和w3 下列判断正确的是 a w1 w2b w1 w3c w2 w3d w1 w2 w3 解析 重力做功跟路径无关 只跟始末位置的高度差有关 选d 答案 d 4 单选 2010年广东韶关学业水平模拟 根据打点计时器打出的纸带 可以从纸带上直接得到的物理量是 a 位移b 速度c 加速度d 平均速度 a 5 单选 2010年广东学业水平模拟 两物体质量比为1 4 速度比为4 1 则两物体的动能比是 a 1 1b 1 4c 2 1d 4 1 一 单项选择题 1 10 1 甲 乙两个物体的质量分别为m甲和m乙并且m甲 2m乙 它们与水平桌面的动摩擦因数相同 当它们以相同的初动能在桌面上滑动时 它们滑行的最大距离之比为 a 1 1b 2 1c 1 2d 1 解析 滑行最大距离时的末动能为零 据动能定理 mgs 0 ek0知 通过的最大距离与质量成反比 故最大距离之比为1 2 选c 答案 c 二 单项选择题 11 16 11 一个物体的速度从0增加到v 再从v增加到2v 前后两种情况