2021高考物理一轮复习第四章机械能第2节动能动能定理课件鲁科版

1、第第2 2节动能动能定理节动能动能定理知识梳理知识梳理教材梳理教材梳理自主预习自主预习运动运动 标量标量 无关无关 nm 末动能末动能 初动能初动能 二、动能定理二、动能定理1.内容内容:合外力对物体所做的功等于物体合外力对物体所做的功等于物体 .2.表达式表达式:w= .3.物理意义物理意义: 的功是物体动能改变的量度的功是物体动能改变的量度.4.适用条件适用条件(1)既适用于直线运动既适用于直线运动,也适用于也适用于 运动运动.(2)既适用于恒力做功既适用于恒力做功,也适用于也适用于 做功做功.(3)力可以是各种性质的力力可以是各种性质的力,既可以同时作用既可以同时作用,也可以也可以 作用

2、作用.动能的改变动能的改变ek2-ek1合外力合外力曲线曲线变力变力分阶段分阶段小题检测小题检测1.思考判断思考判断(1)只要物体受力且发生位移只要物体受力且发生位移,则物体的动能一定变化则物体的动能一定变化.( )(2)一个物体速度发生变化时一个物体速度发生变化时,动能不一定变化动能不一定变化.( )(3)动能不变的物体一定处于平衡状态动能不变的物体一定处于平衡状态.( )(4)如果合外力对物体做功为零如果合外力对物体做功为零,那么物体所受的合外力一定为零那么物体所受的合外力一定为零.( )(5)物体动能发生变化物体动能发生变化,合外力的功一定变化合外力的功一定变化.( )解析解析:动能是标

3、量动能是标量,与速度的大小有关与速度的大小有关,而与速度的方向无关而与速度的方向无关.公式中的速度一般公式中的速度一般是相对于地面的速度是相对于地面的速度,故选项故选项a,b正确正确.ab bcd 4.(多选多选)一个质量为一个质量为0.3 kg的弹性小球的弹性小球,在光滑水平面上以在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞的速度垂直撞到墙上到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前相同反弹后的速度大小与碰撞前相同,则碰撞则碰撞前后小球速度变化量的大小前后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中小球的动能变化量和碰撞过程中小球的动能变化量ek为为( )a.v=0b

4、.v=12 m/sc.ek=1.8 jd.ek=0解析解析:取初速度方向为正方向取初速度方向为正方向,则则v=|(-6)-6| m/s=12 m/s,由于速度大小不变由于速度大小不变,动动能不变能不变,故动能改变量故动能改变量ek=0,故选项故选项b,d正确正确.bd考点研析考点研析感悟提升感悟提升考点一动能定理的理解与基本应用考点一动能定理的理解与基本应用1.“功功”是外力对物体做的总功是外力对物体做的总功,即各力做功的代数和即各力做功的代数和.2.动能是状态量动能是状态量,v是瞬时速度而不是平均速度是瞬时速度而不是平均速度.3.动能只有正值动能只有正值,与速度方向无关与速度方向无关.4.动

5、能定理表达式是标量式动能定理表达式是标量式,不能在某个方向上应用不能在某个方向上应用.a 针对训练针对训练 (2019江苏海安期末江苏海安期末)(多选多选)如图所示如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安表面光滑的固定斜面顶端安装有定滑轮装有定滑轮,斜面倾角为斜面倾角为,物块物块a,b用轻绳连接并跨过滑轮用轻绳连接并跨过滑轮.开始时开始时a,b在同一在同一高度并处于静止状态高度并处于静止状态.现剪断轻绳现剪断轻绳,物块物块a自由下落自由下落,物块物块b沿斜面下滑沿斜面下滑,忽略滑忽略滑轮的摩擦轮的摩擦,则从剪断轻绳到两物块落地的过程则从剪断轻绳到两物块落地的过程,下列说法正确的有下列说法正确的有(

6、)a.物块物块a和物块和物块b同时落地同时落地b.物块物块a落地时的速度与物块落地时的速度与物块b的速度大小相等的速度大小相等c.物块物块a落地时的动能和物块落地时的动能和物块b相等相等d.物块物块a落地时重力的瞬时功率和物块落地时重力的瞬时功率和物块b相等相等bd考点二应用动能定理解决多过程问题考点二应用动能定理解决多过程问题1.由于多过程问题的受力情况、运动情况比较复杂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从动力学的角度分析多过程问题往往比较复杂程问题往往比较复杂,但是但是,用动能定理分析问题用动能定理分析问题,是从总体上把握其运动状态是从总体上把握其运动状态的

7、变化的变化,并不需要从细节上了解并不需要从细节上了解.因此因此,动能定理的优越性就明显地表现出来了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运用动能定理解决问题时,可以对全过程列式可以对全过程列式,也可以分段列式也可以分段列式.3.全过程列式涉及重力、弹簧弹力全过程列式涉及重力、弹簧弹力,大小恒定的阻力或摩擦力做功时大小恒定的阻力或摩擦力做功时,要注意要注意运用它们的做功特点运用它们的做功特点:(1)重力做的功取决于物体的初、末位置重力做的功取决于物体的初

8、、末位置,与路径无关与路径无关;(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)弹簧弹力做功与路径无关弹簧弹力做功与路径无关. 例例2 如图所示如图所示,一个质量为一个质量为m=0.6 kg 的小球以某一初速度的小球以某一初速度v0=2 m/s 从从p点水点水平抛出平抛出,从粗糙圆弧从粗糙圆弧abc的的a点沿切线方向进入且恰好沿圆弧通过最高点点沿切线方向进入且恰好沿圆弧通过最高点c,已已知圆弧的圆心为知圆弧的圆心为o,半径半径r=0.3 m,=60,g=10 m/s2.(不计空气阻力不计空气阻力)试求试求:(1)小球到达小球

9、到达a点的速度点的速度va的大小的大小;(2)小球由小球由p到到a重力所做的功重力所做的功;(3)小球从圆弧小球从圆弧a点运动到最高点点运动到最高点c的过程中克服摩擦力所做的功的过程中克服摩擦力所做的功wf.审题指导审题指导:题干关键题干关键获取信息获取信息小球到达小球到达a点点小球做平抛运动的末位置小球做平抛运动的末位置a点沿切线方向进入点沿切线方向进入速度方向与半径垂直速度方向与半径垂直小球恰好通过最高点小球恰好通过最高点c小球在小球在c点时重力充当向心力点时重力充当向心力答案答案:(1)4 m/s(2)3.6 j(3)1.2 j反思总结反思总结应用动能定理解题的基本步骤应用动能定理解题的

10、基本步骤bc 2.(多运动的往复问题多运动的往复问题)如图所示如图所示,ab,cd为两个对称斜面为两个对称斜面,其上部足够长其上部足够长,下部下部b,c分别与一个光滑的圆弧面的两端相切分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为圆弧圆心角为120,半径半径r为为2.0 m,一个物体在离弧底一个物体在离弧底e高度为高度为h=8.0 m处处,以初速度以初速度v=4.0 m/s沿斜面运动沿斜面运动,若物体若物体与两斜面间的动摩擦因数均为与两斜面间的动摩擦因数均为0.2,则物体在两斜面上则物体在两斜面上(不包括圆弧部分不包括圆弧部分)一共一共运动的路程是多少运动的路程是多少?(g取取10 m/s2)

11、答案答案:78 m考点三动能定理与图象的结合考点三动能定理与图象的结合1.解决物理图象问题的基本步骤解决物理图象问题的基本步骤(1)观察题目给出的图象观察题目给出的图象,弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义的物理意义.(2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式.(3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比,找出找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所对应的物理意义图

12、线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所对应的物理意义,分析解分析解答问题答问题,或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量.2.图象所围图象所围“面积面积”的意义的意义(1)v-t图象图象:由公式由公式=vt可知可知,v-t图线与横轴围成的面积表示物体的位移图线与横轴围成的面积表示物体的位移.(2)a-t图象图象:由公式由公式v=at可知可知,a-t图线与横轴围成的面积表示物体速度的变化图线与横轴围成的面积表示物体速度的变化量量.(3)f-s图象图象:由公式由公式w=fs可知可知,f-s图线与横轴围成的面积表示力所做的功图线与横轴围成的

13、面积表示力所做的功.(4)p-t图象图象:由公式由公式w=pt可知可知,p-t图线与横轴围成的面积表示力所做的功图线与横轴围成的面积表示力所做的功. 例例3 (2019云南昆明模拟云南昆明模拟)低空跳伞是一种危险性很高的极限运动低空跳伞是一种危险性很高的极限运动,通常从高通常从高楼、悬崖、高塔等固定物上起跳楼、悬崖、高塔等固定物上起跳,在极短时间内必须打开降落伞在极短时间内必须打开降落伞,才能保证着才能保证着地安全地安全,某跳伞运动员从高某跳伞运动员从高h=100 m的楼层起跳的楼层起跳,自由下落一段时间后打开降自由下落一段时间后打开降落伞落伞,最终以安全速度匀速落地最终以安全速度匀速落地.若

14、降落伞视为瞬间打开若降落伞视为瞬间打开,运动员起跳后的速度运动员起跳后的速度v随时间随时间t变化的图象如图所示变化的图象如图所示,已知运动员及降落伞装备的总质量已知运动员及降落伞装备的总质量m=60 kg,开开伞后所受阻力大小与速率成正比伞后所受阻力大小与速率成正比,即即f=kv,g取取10 m/s2,求求:(1)打开降落伞瞬间运动员的加速度打开降落伞瞬间运动员的加速度.(2)打开降落伞到落地阻力所做的功打开降落伞到落地阻力所做的功.思路探究思路探究:(1)如何由如何由v-t图象提供的信息求图象提供的信息求f=kv中的系数中的系数k?(2)打开降落伞时打开降落伞时,运动员和伞整体受力有何特点运

15、动员和伞整体受力有何特点?(3)打开降落伞后下落过程中打开降落伞后下落过程中,运动员和伞整体所受阻力做功能否利用公式运动员和伞整体所受阻力做功能否利用公式w=fscos 求出求出?答案答案:(1)利用匀速下降时可求利用匀速下降时可求k值值.(2)整体受重力和空气阻力整体受重力和空气阻力,其合力方向竖直向上其合力方向竖直向上.(3)整体所受空气阻力是变力整体所受空气阻力是变力,不能用公式不能用公式w=fscos 求其做的功求其做的功.解析解析:(1)匀速下降时匀速下降时,有有mg=kv解得解得k=120 n/(ms-1)打开降落伞的瞬间打开降落伞的瞬间,速度为速度为v1=18 m/s由牛顿第二定

16、律得由牛顿第二定律得kv1-mg=ma解得解得a=26 m/s2,方向竖直向上方向竖直向上.答案答案:(1)26 m/s2,方向竖直向上方向竖直向上(2)-58 170 j反思总结反思总结动能定理与图象结合问题的分析方法动能定理与图象结合问题的分析方法(1)首先看清楚所给图象的种类首先看清楚所给图象的种类(如如v-t图象还是图象还是f-s图象图象,ek-s图象等图象等)(2)挖掘图象的隐含条件挖掘图象的隐含条件求出所需要的物理量求出所需要的物理量,如由如由v-t图象所包围的图象所包围的“面面积积”求位移求位移,由由f-s图象所包围的图象所包围的“面积面积”求功等求功等.(3)注意图、式相对应注

17、意图、式相对应.根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式.将推导出的物理量间的函数关系式与图象相对比将推导出的物理量间的函数关系式与图象相对比,找出图线的斜率、截距、找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线与横坐标所围的面积所对应的物理意义图线的交点、图线与横坐标所围的面积所对应的物理意义,分析解答问题分析解答问题.或或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量.题组训练题组训练1.(动能定理与动能定理与a-t图象的综合图象的综合)用传感器研究质量为用传感器研究质量为

18、2 kg 的物体由静止开始做的物体由静止开始做直线运动的规律时直线运动的规律时,在计算机上得到在计算机上得到06 s内物体的加速度随时间变化的关系内物体的加速度随时间变化的关系如图所示如图所示.下列说法正确的是下列说法正确的是( )a.06 s内物体先向正方向运动内物体先向正方向运动,后向负方向运动后向负方向运动b.06 s内物体在内物体在4 s时的速度最大时的速度最大c.物体在物体在24 s内速度不变内速度不变d.04 s内合力对物体做的功等于内合力对物体做的功等于06 s内合力对物体做的功内合力对物体做的功d解析解析:a-t图线与横轴围成的图线与横轴围成的“面积面积”表示速度的变化量表示速

19、度的变化量,由题给图象可知由题给图象可知,06 s内速度变化量为正内速度变化量为正,物体速度方向不变物体速度方向不变,物体在物体在05 s内一直加速内一直加速,5 s时速度最时速度最大大,选项选项a,b均错误均错误;24 s内物体的加速度不变内物体的加速度不变,做匀加速直线运动做匀加速直线运动,选项选项c错错误误;t=4 s时和时和t=6 s时物体速度大小相等时物体速度大小相等,由动能定理可知由动能定理可知,物体在物体在04 s内和内和06 s内动能变化量相等内动能变化量相等,合外力做功也相等合外力做功也相等,选项选项d正确正确.2.(动能定理与动能定理与v-t、p-t图象的综合图象的综合)(

20、多选多选)放在粗糙水平地面上质量为放在粗糙水平地面上质量为0.8 kg的的物体受到水平拉力的作用物体受到水平拉力的作用,在在06 s内其速度与时间的关系图象和该拉力的功内其速度与时间的关系图象和该拉力的功率与时间的关系图象分别如图率与时间的关系图象分别如图(甲甲)、(乙乙)所示所示,g取取10 m/s2,下列说法中正确的下列说法中正确的是是( )a.06 s内拉力做的功为内拉力做的功为140 jb.物体在物体在02 s内所受的拉力为内所受的拉力为4 nc.物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为0.5d.合外力在合外力在06 s内做的功与内做的功与02 s内做的功相

21、等内做的功相等ad真题试做真题试做模拟演练模拟演练1.(2019全国全国卷卷,21)(多选多选)在星球在星球m上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把把物体物体p轻放在弹簧上端轻放在弹簧上端,p由静止向下运动由静止向下运动,物体的加速度物体的加速度a与弹簧的压缩量与弹簧的压缩量x间间的关系如图中实线所示的关系如图中实线所示.在另一星球在另一星球n上用完全相同的弹簧上用完全相同的弹簧,改用物体改用物体q完成同完成同样的过程样的过程,其其a-x关系如图中虚线所示关系如图中虚线所示.假设两星球均为质量均匀分布的球体假设两星球均为质量均匀分布的球体.已已知星球知星球m的半径是星球的半径是星球n的的3倍倍,则则( )a.m与与n的密度相等的密度相等b.q的质量是的质量是p的的3倍倍c.q下落过程中的最大动能是下落过程中的最大动能是p的的4倍倍d.q下落过程中弹簧的最大压缩量是下落过程中弹簧的最大压缩量是p的的4倍倍ac2.(2019山东济南期中山东济南期中)如图所示是质量为如图所示是质量为1 kg的滑块在水平面上做直线运动的滑块在水平面上做直线