2014届高考物理一轮复习配套课件：第五章第2讲《动能定理及其应用》

第2讲动能定理及其应用 1 公式 Ek 式中v为瞬时速度 2 矢标性动能是 只有正值 动能与速度的方向 3 动能的变化量 Ek 标量 无关 针对训练 1 关于动能的理解 下列说法正确的是 A 动能是机械能的一种表现形式 凡是运动的物体都具有动能B 物体的动能总为正值C 一定质量的物体动能变化时 速度一定变化 但速度变化时 动能不一定变化D 动能不变的物体 一定处于平衡状态 答案 ABC 1 内容合外力对物体所做的功等于物体 2 表达式W Ek 3 功与动能的关系 1 W 0 物体的动能 2 W 0 物体的动能 3 W 0 物体的动能 4 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 动能的增量 增加 减少 不变 曲线运动 变力做功 不同时作用 针对训练 2 2013届辽宁省实验中学检测 木球从水面上方某位置由静止开始自由下落 落入水中又继续下降一段距离后速度减小到零 把木球在空中下落过程叫做 过程 在水中下落过程叫做 过程 不计空气和水的摩擦阻力 下列说法中正确的是 A 第 阶段重力对木球做的功等于第 阶段木球克服浮力做的功B 第 阶段重力对木球做的功大于第 阶段木球克服浮力做的功C 第 第 阶段重力对木球做的总功和第 阶段合力对木球做的功的代数和为零D 第 第 阶段重力对木球做的总功等于第 阶段木球克服浮力做的功 解析 根据动能定理 全过程合外力做功为零 所以 只有D项正确 答案 D 1 总功的计算物体受到多个外力作用时 计算合外力的功 要考虑各个外力共同做功产生的效果 一般有如下两种方法 1 先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合 然后由W F合lcos 计算 2 由W Flcos 计算各个力对物体做的功W1 W2 Wn然后将各个外力所做的功求代数和 即W合 W1 W2 Wn 2 动能定理公式中等号的意义 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 2013届中山模拟 质量为m的物体在水平力F的作用下由静止开始在光滑地面上运动 前进一段距离之后速度大小为v 再前进一段距离使物体的速度增大为2v 则 A 第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量B 第二过程的动能增量是第一过程动能增量的3倍C 第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功D 第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的2倍 答案 AB 即学即用 1 2013届大连一中检测 某物体同时受到两个在同一直线上的力F1 F2的作用 由静止开始做直线运动 力F1 F2与位移x的关系图象如图5 2 1所示 在物体开始运动后的前4 0m内 物体具有最大动能时对应的位移是 A 2 0mB 1 0mC 3 0mD 4 0m 解析 由图知x 2 0m时 F合 0 此前F合做正功而此后F合做负功 故x 2 0m时动能最大 答案 A 2 注意事项 1 动能定理的研究对象可以是单一物体 或者是可以看做单一物体的物体系统 2 动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式 当题目中涉及到位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理 处理曲线运动中的速率问题时也要优先考虑动能定理 3 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做功 必须根据不同的情况分别对待求出总功 4 应用动能定理时 必须明确各力做功的正 负 当一个力做负功时 可设物体克服该力做功为W 将该力做功表达为 W 也可以直接用字母W表示该力做功 使其字母本身含有负号 审题视点 1 轻杆刚开始移动时 应满足什么条件 2 撞击速度最大时 不应超出杆移动的安全范围 3 小车反弹时 应满足什么条件 即学即用 2 2013届济南一中模拟 如图5 2 3甲所示 一质量为m 1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点 从t 0时刻开始 物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动 第3s末物块运动到B点时速度刚好为0 第5s末物块刚好回到A点 已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数 0 2 g取10m s2 求 1 A与B间的距离 2 水平力F在5s内对物块所做的功 答案 1 4m 2 24J 1 如果是恒力做功问题往往直接用功的定义式可以求解 但遇到变力做功问题须借助动能定理等功能关系进行求解 分析清楚物理过程和各个力的做功情况后 运用动能定理可简化解题步骤 2 动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的 但对于外力是变力 物体做曲线运动的情况同样适用 也就是说 动能定理适用于任何力作用下 以任何形式运动的物体为研究对象 具有普遍性 3 应用动能定理求变力的功时 必须知道始末两个状态的物体的速度 以及运动过程中除变力做功外 其他力做的功 2013届西安交大附中检测 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拉开绳索开启降落伞 图5 2 4是跳伞过程中的v t图象 试根据图象求 g取10m s2 1 求t 1s时运动员的加速度和所受阻力的大小 2 估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功 3 估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间 潜点探究 1 由图象可以看出运动员在前2s内做匀加速直线运动 进而推知阻力恒定 2 v t图象与t轴所围的面积表示运动员下落的高度 3 2 14s内阻力是变力 无法直接求变力功 可考虑动能定理 答案 1 8m s2160N 2 156m1 23 105J 3 71 3s 答案 C 对动能的考查1 2011 新课标全国高考 一质点开始时做匀速直线运动 从某时刻起受到一恒力作用 此后 该质点的动能可能 A 一直增大B 先逐渐减小至零 再逐渐增大C 先逐渐增大至某一最大值 再逐渐减小D 先逐渐减小至某一非零的最小值 再逐渐增大 答案 ABD 答案 C 动能定理与平抛运动的综合3 2012 北京高考 如图5 2 7所示 质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动 经距离l后以速度v飞离桌面 最终落在水平地面上 已知l 1 4m v 3 0m s m 0 10kg 物块与桌面间的动摩擦因数 0 25 桌面高h 0 45m 不计空气阻力 重力加速度g取10m s2 求 1 小物块落地点到飞出点的水平距离s 2 小物块落地时的动能Ek 3 小物块的初速度大小v0 答案 1 0 90m 2 0 90J 3 4 0m s 动能定理与图象综合4 2013届西安一中检测 质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动 v t图象如图5 2 8所示 由此可求 A 前25s内汽车的平均速度B 前10s内汽车的加速度C 前10s内汽车所受的阻力D 15 25s内合外力对汽车所做的功 答案 ABD 动能定理求变力功5 2012 福建高考 如图5 2 9所示 用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边