湖南2012届高三物理一轮复习 第5章-第2讲-动能-动能定理.课件 新人教版

第2讲,动能动能定理,一、动能1物体由于运动而具有的能叫做动能动能的表达式为：Ekmv2.动能的单位：焦耳，符号：J.动能是标(标、矢)量动能定义式中的v是物体的速率，动能恒为正值2动能具有相对性，动能的大小与参考系的选取有关，中学物理中，一般选取地球为参考系,二、动能定理,1怎样理解动能定理？解答：(1)动能定理的计算式为标量式研究对象为单一物体，或者可以看成单一物体的系统(2)动能定理叙述中所说的“外力”，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力(3)做功的过程是能量转化的过程，动能定理表达式中的“”的意义是一种因果联系的数值上相等的符号，它并不意味着“功就是动能增量”，也不意味着“功转变成了动能”，而是意味着“功引起物体动能的变化”,即物体动能的改变是合外力做功的结果功是一个过程量，动能是一个状态量，经过合外力做功的过程，物体的动能就会发生改变(4)适用范围：动能定理既适用于直线运动，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做功时可以是连续的，也可以是不连续的，可以分段考虑，也可以将全过程作为一个整体来处理,2什么情况下优先使用动能定理？解答：研究对象是单个物体或者没有相对运动的物体系，在曲线运动和变力问题中，不涉及加速度和时间时，可优先考虑使用动能定理，这样可以不考虑和分析运动过程的细节，使问题简单化，解题过程清晰容易实际上我们在解题时，往往首先考虑看能不能用动能定理求解，然后再考虑其他办法，牛顿运动定律一般是我们最后考虑的方法,3如何使用动能定理求解多过程问题？解答：从动力学的角度分析多过程问题往往相当复杂，这时，动能定理的特性就明显地表现出来了多过程问题的复杂不外乎其受力情况、运动情况比较难确定但是，利用动能定理认识这样一个过程，是从总体上把握其运动状态的变化，并不需要从细节上了解；分析力的作用是看其做功，也只需要把所有的功累加起来而已，力是变力还是恒力，一个力是否一直在作用，这些显得并不重要使用动能定理求解多过程问题的方法是：,(1)了解由哪些过程构成，选哪个过程研究；(2)分析每个过程物体的受力情况；(3)各个力做功有何特点，对动能的变化有无贡献；(4)从总体上把握全过程，表达出总功，找出初、末状态的动能；(5)对所研究的全过程运用动能定理列方程,4运用动能定理解题步骤：解答：(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，然后求各个外力做功的代数和(注意各力做功的正、负)(3)明确物体在过程始末状态的动能Ek1和Ek2(4)列出动能定理的方程W总Ek2Ek1及其他必要的解题方程，进行求解,注意：总功的两种求法：(1)先求每个力做的功，再进行代数求和，即W总W1W2此时应注意每个分力做功的正负(2)先求合外力F合，再求合外力做的功，即W总F合lcos，此式适用于所选过程合外力保持不变的情况,1对动能定理的理解例1：如图521所示，电梯质量为M，地板上放置一质量为m的物体钢索拉电梯由静止开始向上加速运动，当上升高度为H时，速度达到v，则(),答案：D,方法点拨：(1)动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是任何其他的力，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功(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,变式训练1：如图522所示，质量相等的物体A和物体B与地面的动摩擦因数相等，在力F的作用下，一起沿水平地面向右移动x，则()A摩擦力对A、B做功相等BA、B动能的增量相同CF对A做的功与F对B做的功相等D合外力对A做的功与合外力对B做的功相等,解析：因F斜向下作用在物体A上，A、B受的摩擦力不相同，因此，摩擦力对A、B做的功不相等，A错误；A、B两物体一起运动，速度始终相同，故A、B动能增量一定相同，B正确；F不作用在B上，不能说F对B做功，C错误；合外力对物体做的功应等于物体动能增量，故D正确,答案：BD,2应用动能定理求变力的功例2：剑桥大学物理学家海伦杰尔斯基研究了各种自行车特技的物理学原理，并通过计算机模拟技术探寻特技动作的极限，设计了一个令人惊叹不已的高难度动作“爱因斯坦空翻”，并在伦敦科学博物馆由自行车特技运动员(18岁的布莱士)成功完成.,“爱因斯坦空翻”简化模型如图523所示，质量为m的自行车运动员从B点由静止出发，经BC圆弧，从C点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间为t.由B到C的过程中，克服摩擦力做功为W，空气阻力忽略不计，重力加速度为g，试求：自行车运动员从B到C至少做多少功？,方法点拨：(1)分析物体受力情况，确定恒力和变力(2)找出其中恒力的功及变力的功(3)分析物体初末状态，运用动能定理求解,变式训练2：如图524所示，人拉着绳子的一端由滑轮正下方的A点以速度v0匀速地移到B点，已知滑轮高度为h，A、B之间的水平距离为l，物体质量为m.求：人对物体所做的功,3动能定理在多过程问题中的应用例3：物体从高出地面H处，由静止自由下落，如图525所示，不考虑空气阻力，落至地面进入沙坑深h处停止，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？,方法点拨：对于多过程应用动能定理问题(1)有些力在物体运动全过程中，不是始终存在的，导致物体的运动包含几个物理过程，物体运动状态、受力情况均发生变化，因而在考虑外力做功时，必须根据不同情况，分别对待(2)若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题时，可以分段考虑，也可视为一个整体过程，应用动能定理求解(3)对过程运用“整体法”或“隔离法”并不影响解题结果，要看研究问题的方便而定,例3：如图526所示，AB与CD为两个对称斜面，其上部都足够长，下部分别与一个光滑的