高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）5.2 动能定理课件.ppt

第二节动能定理 一 动能 问题导引关于动能的理解 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 物体的动能不可能为负值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 知识梳理1 动能 物体由于而具有的能量叫动能 运动 标量 无关 自主检测1 对质量一定的物体 下列说法正确的是a 物体速度变化 其动能一定变化b 物体所受的合外力不为零 其动能一定变化c 物体的动能变化 其运动状态一定发生改变d 动能不变的物体 一定处于平衡状态 解析物体所受合外力不为零时 速度一定发生变化 但可能仅是速度的方向发生变化 故a b均错 对质量一定的物体 动能发生变化时 速度的大小一定变化 故c对 动能不变的物体 其速度方向可能变化 故d错 答案c 二 动能定理 问题导引下列关于运动物体所受的合外力 合外力做的功及动能变化的关系 有哪些是正确的 a 合外力为零 则合外力做功一定为零b 合外力做功为零 则合外力一定为零c 合外力做功越多 则动能一定越大d 动能不变 则物体合外力一定为零 答案 a 知识梳理1 内容 力在一个过程中对物体所做的功 等于物体在这个过程中动能的变化 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 即合外力的功是物体 的量度 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 自主检测2 2014 四川省凉山州第三次诊断 如图5 2 1甲所示 静止在水平地面上的物块m 在t 0时刻起受到拉力f的作用 f t关系如图乙所示 设物块与地面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力f 关于m的受力和运动等情况说法正确的是 图5 2 1 a t2时刻m的加速度和速度都最大b 0 t1时间内m所受的合外力在增大 速度为0c t3时刻m的合外力功率为0动能最大d t1 t3时间内 m的位移一直在增大 机械能也一直在增大 解析t2时刻 m加速度最大 t3时刻m速度最大 选项a错 0 t1时间内m所受合外力在减小 一直处于静止状态 选项b错 t3时刻合外力为零 合外力功率为0 由动能定理可知t3时刻 动能最大 选项c对 t1 t3时间内 由于f f 故物体一直做加速运动 位移一直在增大 机械能也一直在增大 选项d对 答案cd 考点一动能定理的理解及应用 1 对动能定理的理解 1 动能定理公式中等号表明了合外力做功与物体动能的变化间的两个关系 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 求合外力的功 进而求得某一力的功 因果关系 合外力的功是引起物体动能变化的原因 2 动能定理中涉及的物理量有f l m v w ek等 在处理含有上述物理量的问题时 优先考虑使用动能定理 2 运用动能定理需注意的问题 1 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状态变化的细节 只需考虑整个过程的功及过程初末的动能 2 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正负号一同代入公式 如图5 2 2所示 物体在倾角为37 的斜面上 由静止从离斜面底端4m处滑下 斜面底端用一光滑小圆弧与水平面连接 物体与斜面和水平面间的动摩擦因数均为0 5 求物体在水平面上滑行的距离 图5 2 2 解析 解法一对物体在斜面上和水平面上时进行受力分析如图a b所示 设物体滑到斜面底端时的速度为v 物体在斜面上运动时 由动能定理得 答案 1 6m 规律总结应用动能定理解题的基本思路1 选取研究对象 明确它的运动过程 2 分析研究对象的受力情况和各力的做功情况 1 2014 常州模拟 某滑沙场有两个坡度不同的滑道ab和ab 均可看做斜面 甲 乙两名旅游者分别乘两个完全相同的滑沙撬从a点由静止开始分别沿ab和ab 滑下 最后都停在水平沙面bc上 如图5 2 3所示 设滑沙撬和沙面间的动摩擦因数处处相同 斜面与水平面连接处均可认为是圆滑的 滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不动 则下列说法中正确的是 突破训练 a 甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程b 甲在b点的动能一定等于乙在b 点的动能c 甲在b点的速率一定等于乙在b 点的速率d 甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平位移 图5 2 3 解析由动能定理列方程计算可得两人最后都停在水平沙面bc上同一点 甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程 甲全部滑行的水平位移一定等于乙全部滑行的水平位移 选项a正确 d错误 甲在b点的速率一定大于乙在b点的速率 由于甲 乙质量不确定 所以无法比较甲在b点的动能与乙在b 点动能的大小关系 选项b c错误 答案a 考点二用动能定理求解变力的功在某些问题中由于力f大小的变化或方向的变化 中学阶段不能直接利用功的公式w flcos 求出变力f做功的值 此时可由其做功的结果 动能的变化来求变力f所做的功 如图5 2 4所示 质量为m的小球用长为l的轻质细线悬于o点 与o点处于同一水平线上的p点处有一个光滑的细钉 已知op 在a点给小球一个水平向左的初速度v0 发现小球恰能到达跟p点在同一竖直线上的最高点b 则 图5 2 4 规律总结应用动能定理求变力做功时应注意的问题1 所求的变力的功不一定为总功 故所求的变力的功不一定等于 ek 2 合外力对物体所做的功对应物体动能的变化 而不是对应物体的动能 3 若有多个力做功时 必须明确各力做功的正负 待求的变力的功若为负功 可以设克服该力做功为w 则表达式中应用 w 也可以设变力的功为w 则字母w本身含有负号 2 2014 哈尔滨九中检测 如图5 2 5所示 一质量为m的质点在半径为r的半球形容器中 容器固定 由静止开始自边缘上的a点滑下 到达最低点b时 它对容器的正压力为fn 重力加速度为g 则质点自a滑到b的过程中 摩擦力对其所做的功为 图5 2 5 突破训练 考点三利用动能定理求解多过程问题如图5 2 6所示装置由ab bc cd三段轨道组成 轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接 其中轨道ab cd段是光滑的 水平轨道bc的长度x 5m 轨道cd足够长且倾角 37 a d两点离轨道bc的高度分别为h1 4 30m h2 1 35m 现让质量为m的小滑块自a点由静止释放 已知小滑块与轨道bc间的动摩擦因数 0 5 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 图5 2 6 1 小滑块第一次到达d点时的速度大小 2 小滑块第一次与第二次通过c点的时间间隔 3 小滑块最终停止的位置距b点的距离 审题指导 1 滑块从a点开始运动到第一次到达d点经历了三个过程 ab段 bc段和cd段 可分段分析 也可全程分析 2 滑块通过c点后沿斜面向上做匀减速运动 然后返回做匀加速运动 3 滑块经过往复运动多次 最终停止 用全程法分析较为简单 3 对小滑块运动全过程利用动能定理 设小滑块在水平轨道上运动的总路程为x总有 mgh1 mgx总将h1 g代入得x总 8 6m故小物块最终停止的位置距b点的距离为2x x总 1 4m 答案 1 3m s 2 2s 3 1 4m 规律总结力学多过程问题的分析方法 1 运用动能定理解决问题时 选择合适的研究过程能使问题得以简化 当物体的运动过程包含几个运动性质不同的子过程时 可以选择一个 几个或全部子过程作为研究过程 2 当选择全部子过程作为研究过程 涉及重力 大小恒定的阻力或摩擦力做功时 要注意运用它们的功能特点 重力的功取决于物体的初 末位置 与路径无关 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 3 如图5 2 7所示 一质量为m 0 5kg的小滑块 在f 4n水平拉力的作用下 从水平面上的a处由静止开始运动 滑行s 1 75m后由b处滑上倾角为37 的光滑斜面 滑上斜面后拉力的大小保持不变 方向变为沿斜面向上 滑动一段时间后撤去拉力 已知小滑块沿斜面上滑到的最远点c距b点为l 2m 小滑块最后恰好停在a处 不计b处能量损失 g取10m s2 已知sin37 0 6 cos37 0 8 突破训练 试求 1 小滑块与水平面间的动摩擦因数 2 小滑块在斜面上运动时 拉力作用的距离x 3 小滑块在斜面上运动时 拉力作用的时间t 图5 2 7 1 动能定理的综合应用 11分 2014 淄博二模 如图5 2 8所示 上表面光滑 长度为3m 质量m 10kg的木板 在f 50n的水平拉力作用下 以v0 5m s的速度沿水平地面向右匀速运动 现将一个质量为m 3kg的小铁块 可视为质点 无初速度地放在木板最右端 当木板运动了l 1m时 又将第二个同样的小铁块无初速度地放在木板最右端 以后木板每运动1m就在其最右端无初速度地放上一个同样的小铁块 g取10m s2 求 物理规范答题 1 木板与地面间的动摩擦因数 2 刚放第三个铁块时木板的速度 3 从放第三个铁块开始到木板停下的过程 木板运动的距离 审题指导 1 审读题干 获取有用信息 未放铁块时木板做匀速运动 所受合外力为零 木板上表面光滑 铁块对木板无摩擦力的作用 从放置第一个铁块到放置第二个铁块 木板运动1m 图5 2 8 2 分析设问 确定解题方案 由木板所受合外力为零 列平衡方程求动摩擦因数 从放第一个铁块到放第三个铁块 利用动能定理求末速度 从放第三个铁块到木板停下 利用动能定理求位移 解析 1 木板做匀速直线运动时 受到地面的摩擦力为ff由平衡条件得f ff 1分 ff mg 1分 联立并代入数据得 0 5 1分 答案 1 0 5 2 4m s 3 1 78m 规律总结 当物体对地面的压力增大时 物体在地面动时所受滑动摩擦力增大 在利用动能定理求解问题对单一过程列式 也可对全过程列式 不论是哪种方式 找准物体初 末状态的动能和对应过程中外力所做的功 1 滑块到达b点时对圆弧轨道的压力 2 滑块与小车间的动摩擦因数 3 滑块与小车分离时的速度大小 答案 1 30n 方向竖直向下 2 0 5 3 2m s 随堂演练 1 2014 大连双基 质量为2kg的物体 以1m s的速度在光滑水平长直轨道上滑行 从某时刻起对该物体施加一个沿轨道的水平力 经过一段时间后 滑块的速度改变量的大小为2m s 则在此过程中水平力做的功可能为a 0b 3jc 4jd 8j 解析力作用一段时间后 物体速度的大小可能变为3m s 方向与初速度方向相同 也可能变为1m s 方向与初速度方向相反 故a d正确 答案ad 3 2014 莆田质检 在光滑的水平地面上 一个质量为m的物体在水平恒力f的作用下由静止开始运动 经过时间t后 获得动能为ek 如果要使物体由静止开始运动相同的时间t后获得的动能为2ek 可以采取a 质量不变 力变为2fb 力不变 质量变为原来的一半c 力不变 质量变为2md 将质量和力都变为原来的2倍 答案bd 4 2013 四川理综 近来 我国多个城市开始重点治理 中国式过马路 行为 每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故上万起 死亡上千人 只有科学设置交通管制 人人遵守交通规则 才能保证行人的生命安全 甲乙图5 2 10 如图5 2 10乙所示 停车线ab与前方斑马线边界cd间的距离为23m 质量8t 车长7m的卡车以54km h的速度向北匀速行驶 当车前端刚驶过停车线ab 该车前方的机动车交通信号灯