高考物理大一轮复习第五章机械能第2课时动能动能定理课件

第2课时动能动能定理 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 动能1 定义 物体由于而具有的能 2 公式 Ek 3 物理意义 动能是状态量 是 选填 矢量 或 标量 只有正值 动能与速度方向 4 单位 1J 1N m 1kg m2 s2 运动 标量 无关 焦耳 末动能 初动能 二 动能定理1 内容 在一个过程中合力对物体所做的功 等于物体在这个过程中 2 表达式 1 W 2 W 3 W 3 物理意义 的功是物体动能变化的量度 动能的变化 Ek Ek2 Ek1 合力 4 适用条件如图所示 物块沿粗糙斜面下滑至水平面 小球由内壁粗糙的圆弧轨道底端运动至顶端 轨道半径为R 对物块有WG WFf1 WFf2 对小球有W总 2mgR WFf 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 问题思考 1 物体的质量为m 在与运动方向相同的恒力F的作用下匀加速运动 速度由v1增加到v2 如图所示 这个过程中力F做的功为W 则 必修2P72图7 7 1 1 这个过程中物体的加速度a为多大 物体的位移l为多大 2 这个过程中力F做的功W与m v1及v2的关系式是怎样的 2 质量为2g的子弹 以300m s的速度射入厚度是5cm的木板 射穿后的速度是100m s 如图所示 则 必修2P74图7 7 4 1 子弹射穿木板的过程中动能的变化量为多大 2 子弹受到木板阻碍作用的位移为多大 子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大 答案 1 80J 2 0 05m1600N 考点扫描 重点透析通热点 考点一动能定理及其应用 要点透析 1 动能定理公式中 体现的三个关系 2 应用方法 若求过程的初 末速度 首先确定各力做功及总功 然后列出方程 若求某力或某力的功 首先确定过程的初 末速度 然后列方程求解 典例突破 核心点拨 1 由静止释放到最低点的过程中摩擦力做功为 W 2 在最低点时 支持力和重力的合力提供向心力 例1 2016 全国 卷 20 多选 如图 一固定容器的内壁是半径为R的半球面 在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P 它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中 克服摩擦力做的功为W 重力加速度大小为g 设质点P在最低点时 向心加速度的大小为a 容器对它的支持力大小为N 则 答案 AC 误区警示动能定理应用注意点 1 应用动能定理解题应抓好 两状态 一过程 两状态 即研究对象的始 末状态的速度或动能情况 一过程 即明确研究过程 确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息 2 应用动能定理解题的思路 即时巩固 1 应用动能定理求变力的功 如图所示 光滑斜面的顶端固定一弹簧 一小球以速度v向右匀速滑行 并冲上固定在地面上的斜面 压缩弹簧至C点时弹簧最短 C点距地面高度为h 则小球从A到C的过程中弹簧弹力做功是 A 2 导学号00622324 应用动能定理分析摩擦力做功 如图所示 一物体以6m s的初速度从A点沿AB圆弧下滑到B点 速率仍为6m s 若物体以5m s的初速度从A点沿同一路线滑到B点 则到B点时的速率是 A 大于5m sB 等于5m sC 小于5m sD 不能确定 A 解析 下滑过程中 只有重力和摩擦力做功 重力做正功 摩擦力做负功 当以6m s的初速度下滑时 根据动能定理可得WG WFf 0 即WG WFf 当以6m s的速度下滑时 由于路径不变 所以重力做功不变 但是由于速度变小了 所需要的向心加速度也变小了 即支持力变小了 所以物体受到的滑动摩擦力变小了 而路径不变 所以摩擦力做功减小了 即WG WFf 0 所以物体的末速度大于初速度 故到B点的速度大于5m s 故选项A正确 考点二动能定理与图像结合问题 要点透析 四类图像所围 面积 的含义 1 v t图 由公式x vt可知 v t图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移 2 a t图 由公式 v at可知 a t图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量 3 F l图 由公式W Fl可知 F l图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功 4 P t图 由公式W Pt可知 P t图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功 典例突破 例2 如图 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 0 25 与BC间的动摩擦因数未知 g取10m s2 求 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 核心点拨 1 拉力在0 2m内做正功 2 3m内不做功 3 4m内做负功 2 滑块恰好到C点 意味着重力提供向心力 1 动能定理与v t图像结合 2016 江苏泰州模拟 多选 如图 甲 所示 质量相等的a b两物体 分别从斜面上的同一位置A由静止下滑 经B点后在水平面上滑行一段距离后停下 不计经过B点时的能量损失 用传感器采集到它们的速度 时间图像如图 乙 所示 下列说法正确的是 A a在斜面上滑行的加速度比b的大B a在水平面上滑行的距离比b的短C a与斜面间的动摩擦因数比b的小D a与水平面间的动摩擦因数比b的大 即时巩固 AC 解析 由 乙 图图像斜率可知 a做加速运动时的加速度比b做加速时的加速度大 故选项A正确 物体在水平面上的运动是匀减速运动 a从t1时刻开始 b从t2时刻开始 由图像与坐标轴围成的面积表示位移可知 a在水平面上做匀减速运动的位移比b在水平面上做匀减速运动的位移大 故选项B错误 物体在斜面上运动的加速度a gsin gcos 因为a的加速度大于b的加速度 所以a与斜面间的动摩擦因数比b的小 故选项C正确 对物体运动过程运用动能定理得mgh WFf 0 0 所以WFf mgh a b两个物体质量相等 所以在整个运动过程中克服摩擦力做的功一样多 两物体与水平面间的动摩擦因数相同 故选项D错误 2 导学号00622325 动能定理与v t图像结合的计算 总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下 经过2s后拉开绳索开启降落伞 如图是跳伞过程中的v t图像 试根据图像求 g取10m s2 1 t 1s时运动员的加速度和所受阻力的大小 答案 1 8m s2160N 2 估算14s内运动员下落的高度及克服阻力所做的功 答案 2 156m1 23 105J 3 估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间 答案 3 71 3s 考点三应用动能定理求解多过程问题 要点透析 1 应用动能定理解决多过程问题时 要根据题目所求解的问题选取合适的过程 可以分几个过程 也可以对整体过程研究 值得注意的是虽然列式时忽略了中间复杂过程 但不能忽略对每个过程的分析 2 当涉及重力 大小恒定的阻力或摩擦力做功时 要注意它们的做功特点 1 重力的功取决于物体的初 末位置 与路径无关 2 大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积 典例突破 例3 如图所示 斜面倾角为 质量为m的滑块在距挡板P的距离为x0的A点以初速度v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的 下滑力 若滑块每次与挡板相碰 碰后以原速率返回 无动能损失 求滑块停止运动前在斜面上经过的路程 审题图示 题后反思动能定理在多过程问题中的应用 1 将复杂的多个物理过程分割成一个一个子过程 分别对每个过程分析 得出每个过程遵循的规律 当每个过程都可以运用动能定理时 可以选择分段或全程应用动能定理 题目不涉及中间量时 选择全程应用动能定理更简单 方便 2 应用全程法解题求功时 有些力可能不是全过程都作用 必须弄清楚物体所受的力在哪段位移上做功 哪些力做功 做正功还是负功 进而正确写出总功 1 利用动能定理分析往复运动 如图所示 ABCD是一个盆式容器 盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧 B C在水平线上 其距离d 0 50m 盆边缘的高度为h 0 30m 在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑 已知盆内侧壁是光滑的 而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数 0 10 小物块在盆内来回滑动 最后停下来 则停下的位置到B的距离为 A 0 50mB 0 25mC 0 10mD 0 即时巩固 D 2 导学号00622326 利用动能定理分析平抛运动与圆周运动的组合 2016 甘肃张掖二模 如图一个质量为0 6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出 恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧 不计空气阻力 进入圆弧时无机械能损失 已知圆弧的半径R 0 3m 60 小球到达A点时的速度vA 4m s g取10m s2 求 1 小球做平抛运动的初速度v0 解析 1 由题意知小球到A点的速度vA沿曲线上A点的切线方向 对速度分解如图所示 小球做平抛运动 由平抛运动规律得v0 vx vAcos 2m s 答案 1 2m s 2 P点与A点的高度差 答案 2 0 6m 3 小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力 答案 3 8N方向竖直向上 真题在线 体验高考提素能 1 2016 全国 卷 16 小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上 P球的质量大于Q球的质量 悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短 将两球拉起 使两绳均被水平拉直 如图所示 将两球由静止释放 在各自轨迹的最低点 A P球的速度一定大于Q球的速度B P球的动能一定小于Q球的动能C P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 C 2 2015 全国 卷 17 如图 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 C 3 2016 天津卷 10 我国将于2022年举办冬奥会 跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一 如图所示 质量m 60kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a 3 6m s2匀加速滑下 到达助滑