高考物理一轮总复习第2讲动能定理及其应用课件新人教版

1、咼考总复习第五章_第2讲动能定理及其应用课前双基落实教材回归温故知新机械能人教物勢基础知识填一填知识点1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：,1 J=lN-m=lkg-m2/s2.5动能的相对性：由于速度具有 相对性.，所以动能也具有6动能的变化：物体与之差，即AEk=|知识点2动能定理内容：合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中2表达式心(2)W=W=(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以3.物理意义:的功是物体动能变化的量度.4适用范围广泛(1)动能定理既适用于直线

2、运动，也适用于(2)既适用于恒力做功，也适用于思维诊断判断正误，正确的划，错误的划“X”（1）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.（）（2）动能不变的物体一定处于平衡状态（）（可如果物体所受的合外力为零，那么合外力对物体做功一定为零()（4）物体在合外力作用下做变速运动时，动能一定变化.（）（5）物体的动能不变，所受的合外力必定为零.（）做自由落体运动的物体，动能与时间的二次方成正比.（）教材挖掘做一做1. （人教版必修2 P74第1题改编）改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生变化，则下列说法正确的是（）A.质量不变,速度增大到原来的2倍，动能增大为原来

3、的2倍B.速度不变,质量增大到原来的2倍，动能增大为原来的4倍C.质量减半,速度增大到原来的4倍，动能增大为原来的2倍D.速度减半,质量增大到原来的4倍，动能不变答案：D2. (人教版必修2 P75第4题改编)民用航空客机的紧急出口打开时，会自动生成一个由气囊构成的斜面，模型简化如图所示.光滑斜面的竖直高度AB=3.2m,斜面长AC=40m，斜面与水平地面CD段间由一段小圆弧平滑连接.当物体由静止开始滑下，其与地面 间的动摩擦因数为0.5,不计空气阻力，g取10 m/s人滑到斜面底端C时的速度大小； 人离开C点后还要在地面上滑行多远才能停下?.D解析：在AC过程中由动能定理得mgh=mvc解得

4、 c=8 m/s.(2)设人在CD水平面上滑行的距离为s在4D过程中由动能定理得mgh fimgs=0解得s=6A m.答案：(1)8 m/s (2)6.4 m考点一 对动能定理的理解及简单应用考点解读1.做功的过程就是能量转化的过程，动能定理表达式中的的意义是一种因果关系在数值上相等的符号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. 动能定理中涉及的物理量有F、人加、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.4. 若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可以分段考虑,也可以整个过程考虑.典例赏析典例1 （2017-全

5、国卷II）为提高冰球运动员的加速能力，教练 员在冰面上与起跑线相距So和S1G1VS0）处分别放置一个挡板和一面 小旗，如图所示.训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑 向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向 小旗.训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处.假定 运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为01重 力加速度大小为g求:挡板小旗51I起跑线W* 运动员(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;满足训练要求的运动员的最小加速度.解析设冰球的质量为弘冰球与冰面之间的动摩擦因数为“，由动能定理得卩m

6、g=务of如卅解得“=卅一诟2gs(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗31!处的运动员的加速度最小，设这种情况下，冰球和运动员的加速度 大小分别为如和所用的时间为由运动学公式得0 1 = 2150 %。1=如/联立式得匪(。1 +。0)22=242gso答案卞-(2) _2歹方法技巧用好动能定理的“5个”突破突破研究对象的选取动能定理适用于单个物体，当题目中出现多个物体时可分别将 单个物体取为研究对象，应用动能定理.突破研究过程的选取 应用动能定理时，选取不同的研究过程列岀的方程是不相同的.因为动能定理是个过程式，选取合适的过程往往可以大大简化 运算.突破受力分析运用动能

7、定理时，必须分析清楚物体在过程中的全部受力情况, 找出哪些力不做功，哪些力做功，做多少功.从而确定出外力的总 功，这是解题的关键.突破位移的计算应用动能定理时，要注意有的力做功与路程无关，只与位移有 关，有的力做功却与路程有关.突破初、末状态的确定动能定理的计算式为标量式，0为相对同一参考系的速度，所以确定初、末状态动能时，必须相对于同一参考系而言.题组巩固1. （2018诠国卷II）如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能一定A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功解析：A 由动能定理可知W

8、拉一Wf=Ek-O,因此，EkVW拉, 故A正确，B错误；凤可能大于、等于或小于Wf,选项C、D错误2. （2019-运城模拟）如图所示，将一光滑圆轨道固定竖直放置, 其中A点为圆轨道的最低点，B点为圆水平直径与圆弧的交点.-个质量为加的物体静置于A点，现用始终沿轨道切线方向、大小不 变的外力F作用于物体上，使其沿圆轨道到达B点，随即撤去外力F,要使物体能在竖直圆轨道内维持圆周运动，外力F至少为（）n解析：D 物体由A点运动到最高点的过程，由动能定理可得FRmg2R=mv2 0,物体刚好经过最高点，在最高点对物体 由牛顿第二定律得mg=nrf联立以上两式解得F=,因此外力F至少为警,故D正确，

9、A、B、C错误.3.物体在水平面上从兀轴坐标原点O以=20 m/s的初速度沿 兀轴正方向开始运动，由兀i=20 m处滑上一个倾角为45。的斜面，又滑了下来，物体每次经过斜面底端时都不损失机械能已知动摩擦 因数均为“=050, g取10 m/s?求：物体停止运动时位置的坐标.（计算结果保留三位有效数字）解析：沿斜面上滑位移为乙时速度减到零，由动能定理得: -ftmgX1 -fimgcQs 45L-mgLsin 45=0-|/wr$解得 Lsin 45 =(1 +“)g下滑后停在坐标兀2处,由动能定理得:mgLsin 45jumgLcos 45fimg(xi xi)=0 解得 X2=xxLsin

10、45 = 13.3 m.答案：13.3 m考点二 动能定理在多过程中的应用考点解读1. 由于多过程问题的受力情况、运动情况比较复杂，从动力学的角度分析多过程问题往往比较复杂，但是，用动能定理分析问题， 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.因此, 动能定理的优越性就明显地表现出来了，分析力的作用是看力做的 功，也只需把所有的力做的功累加起来即可.2. 运用动能定理解决问题时，有两种思路：一种是全过程列式,另一种是分段列式.3. 全过程列式时，涉及重力、弹簧弹力、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.(1) 重力的功取决于物体的初、末位置，与路径无关.(2) 大

11、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)弹簧弹力做功与路径无关.典例赏析典例2 （2018-全国卷III）如图，在竖直平面内，一半径为的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道Pi在A点相切，BC为圆弧轨道的直径，O为心，OA和OB之间的夹角为血3sin久=一质量为加的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水 平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直 受到一水平恒力的作用已知小球在C点所受合力的方向指向圆心, 且此时小球对轨道的压力恰好为零重力加速度大小为g求:水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小;(2)小球到达A点时动量的大小;(3) 小球从C点落至

12、水平轨道所用的时间.力的合成法4审题指导(1)研究对象：小球(2)过程分析动能定理 动量p=血为竖直方向的分运动落地点“为匀加速运动，由运、动学公式求解时间方解析设水平恒力的大小为Fo,小球到达C点时所受合力 的大小为F由力的合成法则有mg=tan aF2=(mg)2+F?设小球到达C点时的速度大小为由牛顿第二定律得由式和题给数据得響设小球到达A点的速度大小为5 作CD丄皿，交皿于D 点，由几何关系得DA =Rsin aCD=l?(l+cos a)由动能定理有1 2 1mg9CDFDA=mv nv由式和题给数据得，小球在A点的动量大小为（3）小球离开C点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动

13、,加速度大小为g设小球在竖直方向的初速度为。丄，从C点落至水平轨道上所用时间为（由运动学公式有。丄/+务尸=C）0丄=vsin a由式和题给数据得答案:沁律（2严警技巧点拨利用动能定理求解多过程问题的基本思路1.弄清物体的运动由哪些过程组成.2分析每个过程中物体的受力情况.3.各个力做功有何特点，对动能的变化有无影响.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.题组巩固1.（2019-山东潍坊）如图所示，半径为7?的光滑半圆轨道ABC与倾角为0=37啲粗糙斜面轨道DC相切于C点,半圆轨道的直径AC111与斜面垂直，质量为加的小球从A点左

14、上方距A点高为方的斜面上 方P点以某一速度%水平抛出，刚好与半圆轨道的A点相切进入半点.已知当地的重力加速度为g,取sin 37=0.6, cos 37=0.8,不计空气阻力，求：(1) 小球被抛出时的速度;(2)小球从C到D过程中摩擦力做的功Wf.解析：小球到达A点时，速度与水平方向的夹角为伏如图所示，则有舟Vytan 09竖直方向上有vj=2gh9联立以上两式，得小球从P经4、B、C至D全过程，重力做功为零，弹力都不做功，只有摩擦力做功，就全过程应用动能定理 弘=0如必 解得Wf= -罟tngh答案：釘顽（2）-罟zng方2（2019银川模拟）如图所示，一质量m=0.4 kg的滑块（可视为

15、质点）静止于动摩擦因数“=01的水平轨道上的A点现对滑块施加 一水平外力，使其向右运动，外力的功率恒为P=10.0W.经过一段 时间后撤去外力，滑块继续滑行至B点后水平飞出，恰好在C点以5m/s的速度沿切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧形轨道,轨道的最低点D处装有压力传感器.已知轨道AB的长度=2.0 m,半径OC和竖直方向的夹角=37,圆形轨道的半径/?=0.5m.（空 气阻力可忽略，重力加速度g取10 m/s2, sin 37。=06 cos 37=0.8）, 求：(1)滑块运动到D点时压力传感器的示数(2) 水平外力作用在滑块上的时间t.解析：滑块由c点运动到D点的过程，由动能定理得

16、：加g/?(l1 2 1 2cos 37)=mvDmVc解得：0=3书m/s在D点，对滑块由牛顿第二定律得：F mg=mVpR解得：Fn=25.6N根据牛顿第三定律得滑块对轨道的压力F =Fn=256N,方向竖直向下.lil(2)滑块离开B点后做平抛运动，恰好在c点沿切线方向进入 弧形轨道，由几何关系可知，滑块运动在b点的速度为37 =4 m/s滑块由A点运动到B点的过程,由动能定理得:解得：r=04s.答案：(1)25.6 N (2)0.4 s3. （2019郴州模拟）如图甲所示是高速公路出口的匝道，车辆为 了防止在转弯时出现侧滑的危险，必须在匝道的直道上提前减速现 绘制水平面简化图如图乙所

17、示，一辆质量加=2 000 kg的汽车原来在 水平直道上做匀速直线运动，行驶速度00=108 km/h,恒定阻力幵 = 1 000 N现将汽车的减速运动简化为两种方式：方式一为“小踩刹车减速”，司机松开油门使汽车失去牵引力，在水平方向上仅受匀速运动时的恒定阻力作用；方式二为“刹车减速”,汽车做匀减 速直线运动的加速度4=6 m/s2.(1) 求汽车原来匀速直线行驶时的功率.(2) 司机在离弯道口 0距离为勺的地方开始减速，全程采取“小 踩刹车减速”，汽车恰好能以15 m/s的安全速度进入弯道，求出汽 车在上述减速直线运动的过程中克服阻力做功的大小以及距离X!的 大小.(3) 在离弯道口 Q距离

18、为125 m的P位置，司机先釆取“小踩刹 车减速”滑行一段距离勺后，立即采取“刹车减速”，汽车仍能恰好以15 m/s的安全速度进入弯道，求兀2的大小.解析：汽车匀速运动的速度为：=108 km/h=30 m/s 因为汽车做匀速直线运动，所以牵引力为：F=F 汽车的功率为：P=Fvq故 P=FfCo=3O kW(2)全程采取“小踩刹车减速”时，由动能定理得：1 2 1 2Wf=解得克服阻力做功为：Wf=6.75X105JX： Wf=FfXi解得：X!=675 m从P到0的过程中，由动能定理得：FfX2 (3)75 m解得：X2=75 m.答案:(1)30 kW (2)6.75 X105 J 67

19、5 m考点三动能定理中的图象问题考点解读1.解决动能定理与图象问题的基本步骤2.Ui类图象所冃“面积”的意义典例赏析典例3 （2017-江苏卷）一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处.物块初动能为加与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中,物块的动能区与位移兀关系的图线是（）ABCD解析c 设物块与斜面间的动摩擦因数为如物块的质量为m9则物块在上滑过程中根据动能定理有一(加gsin ”+“/wgcos 0)x =EkEM9即Ek=EkoOgsin 0+“mgcos物块沿斜面下滑的过程中有(加gsin 一“加geos 0)(x()x)=Ekf ,由此可以判断C项正确母题探究母题探究1动能定理与F-x

20、图象结合问题典例3探究2.动能定理与Pt图象结合问题探究3.动能定理与v-t图象结合问题探究1动能定理与F-x象结合问题（2019临沂模拟）（多选）水平面上质量为m=6kg的物体，在大小为12 N的水平拉力F的作用下做匀速直线运动，从兀=2.5 m位置处拉力F逐渐减小，力F随位移x变化规律如图所示，当x=7m时 拉力减为零，物体也恰好停下,g取10 m/s2,下列结论正确的是（）A物体与水平面间的动摩擦因数为02B. 合外力对物体所做的功为一27JC. 物体匀速运动时的速度为3 m/sD. 物体在减速阶段所受合外力的冲量为12 Ns解析：ABC 物体做匀速运动时，由平衡条件得Ff=F=12N,

21、=爲=0.2,故A正确；图象与坐标轴围成的面积”表 示拉力做的功，则由图象可知WF= 12X2.5 j+|x（7-2.5）X12 J= 57 J,滑动摩擦力做的功为 Wf= -fimgx= -0.2X6X10X7 J=-84J,所以合外力做的功为卬合=84J+57J=27J,故B正确；由由动量定动能定理得W合=0|加於，解得=3 m/s,故C正确;理得 /=0-/wro = -6X3 N-s = -18 N-s,故 D 错误.探究2动能定理与PT图象结合问题（2019南平模拟）（多选）放在粗糙水平地面上质量为0.8 kg的物体受到水平拉力的作用，在06 s内其速度与时间的关系图象和该拉力的功率

22、与时间的关系图象分别如图所示.下列说法中正确的是A. 06 s内拉力做的功为140 JB. 物体在02 s内所受的拉力为4 NC. 物体与粗糙水平地面的动摩擦因数为0.5D. 合外力在06 s内做的功与02 s内做的功相等解析：AD由于P-t图象与t轴围成的“面积”表示拉力所做的功，所以06 s内拉力做的功为W=|X2X6OJ+4X2OJ=14OJ,故A正确；由水平拉力的功率P=Fv可得，在02 s内拉力F =f=6N,26 s,拉力卩=宁=22 故B错误；物体在水平面 上只受摩擦力和拉力，在26 s内物体受力平衡可得F=umg=Ff ,F2 N解得=殛=08X10N=0-25,故C错误；由图

23、象可知，物体在2 s末的速度与6 s末的速度相等，由动能定理卬合二厘可知, 06 s与02 s动能的变化量相同，所以合外力在06 s内做的功与02 s内做的功相等，故D正确.探究3动能定理与。一（图象结合问题（2019昆明模拟）低空跳伞是一种危险性很高的极限运动，通常从 高楼、悬崖、高塔等固定物上起跳，在极短时间内必须打开降落伞, 才能保证着地安全，某跳伞运动员从高H=100m的楼层起跳，自由 下落一段时间后打开降落伞，最终以安全速度匀速落地.若降落伞 视为瞬间打开，得到运动员起跳后的速度随时间/变化的图象如图 所示，已知运动员及降落伞装备的总质量m=60 kg,开伞后所受阻力大小与速率成正比

24、，即Ff=kv, g取10 m/s2,求:打开降落伞瞬间运动员的加速度(2)打开降落伞后阻力所做的功.解析：匀速运动时，则有：mg=kv 解得：疋=120 N/(msT)打开降落伞的瞬间，速度为：o = 18 H1/S由牛顿第二定律得：kvimg=ma 解得：a=26 m/s2方向竖直向上提升学科素养技法提练素养提升(2)根据图线围成的面积知，自由下落的位移为: xx=X2X18 m=18 m则打开降落伞后的位移为:x2=HX! = 100 m18 m=82 m由动能定理得：mgx1+Wi=mv1mv 代入数据解得：Wf=-58 170 J.答案：(1)26 m/s2,方向竖直向上 -58 1

25、70 J思想方法(九)用动能定理巧解往复运动问题对于具有重复性的往复运动过程，由于动能定理只涉及 物体的初末状态，而不计运动过程的细节，所以用动能 定理分析这类问题可使解题过程简化.1灵活选择研究过程方法阐述求解多过程问题既可分段考虑，也可全过程考虑，但要 优先考虑全过程.2注意运用做功特点(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做的功等于力的大小与路程 的乘积.(3)求全过程的总功时，注意有些力不是全过程一直作 用.典例赏析典例（2019江苏泰州模拟）如图所示，足够长的固定木板的倾角为37。，劲度系数为k=36 N/m的轻质弹簧的一端固定在木板上的t

26、oP点,图中AP间距等于弹簧的自然长度.现将质量m = lkg的可视为质点的物块放在木板上，在外力作用下将弹簧压缩到某一位置B点后释放.已知木板皿段光滑，A0段粗糙，物块与木板间的动摩3擦因数“=务物块在B点释放后向上运动，第一次到达A点时速度 大小为0=33 m/s,取重力加速度g =10m/s2.(1) 求物块第一次向下运动到A点时的速度大小O;(2) 请说出物块最终的运动状态，并求出物块在4点上方运动的 总路程S.审题指导(1)把握过程构建运动模型过程物块上滑匀变速直线运动过程物块下滑匀变速直线运动过程物块在S点下方往复运动(2)选好过程，列出方程 过程分别列出动能定理方程. 对多次往复

27、后的全程列出动能定理方程解析(1)设物块从力点向上滑行的最大距离为久根据动能定理，上滑过程有：一zsgsisin 37 Hmgseos 37 =0*也咗 下滑过程有：mgsrsin 37 umgseos 37 =牯说_0联立解得:Si = l 5乃=3 m/s物块最终在A点下方做往复运动，最高点为A根据动能定理：umgscos 37代入数据解得：s=45 m.答案(1)3 m/s (2)物块最终在A点下方做往复运动4.5 m技巧点拨1. 应用动能定理求解往复运动问题时，要确定物体的初状态和最终状态2. 重力做功与物体运动路径无关，可用WG=mgh直接求解.3. 滑动摩擦力做功与物体运动路径有关，可用冊=F声求解,其中s为物体相对滑行的路程.题组巩固1111.如图所示，4B是倾角为0的粗糙直轨道，BCD是光滑的|弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切，圆弧的半径为1?一个质量为肌 的物体（可以看做质点）从直轨道上的P点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动.已知P点与圆弧的圆心O等高，物体与轨道间的动摩擦因数为“,求:(1) 物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程；(2) 最终当物体通过圆弧轨道最低点E时，对圆弧轨道的压力；(3) 为使物体能顺利到达圆弧轨道