高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 機(jī)械能及其守恒定律 15 動(dòng)能和動(dòng)能定理課件.ppt

第15講動(dòng)能和動(dòng)能定理 3 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 動(dòng)能和動(dòng)能定理1 動(dòng)能 物體由于而具有的能 公式 單位 焦 1j 1n m 1kg m2 s2 2 動(dòng)能是量 只有大小 沒有方向 動(dòng)能是狀態(tài)量 因?yàn)関是瞬時(shí)速度 運(yùn)動(dòng) 標(biāo) 4 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 3 動(dòng)能定理 5 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 1 甲 乙兩物體質(zhì)量之比m1 m2 1 2 它們與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí) 因受摩擦力作用而停止 1 若它們的初速度相同 則運(yùn)動(dòng)位移之比為 2 若它們的初動(dòng)能相同 則運(yùn)動(dòng)位移之比為 答案 1 1 1 2 2 1解析設(shè)兩物體與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 1 它們的初速度相同 設(shè)為v0 由動(dòng)能定理得 所以l1 l2 1 1 2 它們的初動(dòng)能相同 設(shè)為ek 由動(dòng)能定理得 m1gl1 0 ek m2gl2 0 ek所以l1 l2 m2 m1 2 1 6 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 2 如圖所示 質(zhì)量相同的物體分別自斜面ac和bc的頂端由靜止開始下滑 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同 物體滑到斜面底部c點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為ek1和ek2 下滑過程中克服摩擦力所做的功分別為w1和w2 則 a ek1 ek2w1ek2w1 w2c ek1 ek2w1 w2d ek1w2 b 7 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 1 動(dòng)能定理揭示了功和能之間的三層關(guān)系 1 數(shù)量關(guān)系 即合力所做的功與物體動(dòng)能的變化具有等量代換關(guān)系 可以通過計(jì)算物體動(dòng)能的變化 求合力的功 進(jìn)而求得某一力的功 2 單位相同 功和動(dòng)能的國際單位都是焦耳 3 因果關(guān)系 合力的功是引起物體動(dòng)能變化的原因 2 高中階段動(dòng)能定理中的位移和速度應(yīng)以地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系 8 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 3 求總功一般有如下兩種方法 1 先由力的合成與分解法或根據(jù)牛頓第二定律求出合力f合 然后由w f合lcos 計(jì)算 2 先計(jì)算各個(gè)力對(duì)物體做的功w1 w2 wn 然后將各個(gè)力所做的功求代數(shù)和 即w合 w1 w2 wn 有些力不是全過程都作用的 必須根據(jù)不同的情況分別對(duì)待求出總功 計(jì)算時(shí)要把各力的功連同正負(fù)號(hào)一同代入公式 9 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 動(dòng)能定理的應(yīng)用1 動(dòng)能定理中涉及的物理量有f l m v w ek ek等 在處理含有上述物理量的力學(xué)問題時(shí) 可以考慮使用動(dòng)能定理 2 由于只需要從力做功和始末兩狀態(tài)動(dòng)能變化去考慮 無需注意其中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的細(xì)節(jié) 用動(dòng)能定理求解變力做功也是一種重要的方法 10 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 1 將一小球豎直向上拋出 小球在運(yùn)動(dòng)過程中所受到的空氣阻力不可忽略 a為小球運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn) 小球上升和下降經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為ek1和ek2 從拋出開始到小球第一次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)重力所做的功為w1 從拋出開始到小球第二次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)重力所做的功為w2 下列選項(xiàng)正確的是 a ek1 ek2 w1 w2b ek1 ek2 w1 w2c ek1ek2 w1 w2 答案 解析 11 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 2 一小物塊沿斜面向上滑動(dòng) 然后滑回到原處 物塊初動(dòng)能為ek0 與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變 則該過程中 物塊的動(dòng)能ek與位移x關(guān)系的圖線是 答案 解析 12 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 1 德國的設(shè)計(jì)師推出了一款 拋擲式全景球形相機(jī) 來自德國柏林的5位設(shè)計(jì)師把36個(gè)手機(jī)用的攝像頭集成入一個(gè)球體內(nèi) 質(zhì)量只有200g 當(dāng)你將它高高拋起 它便能記錄下從你頭頂上空拍攝的圖像 整個(gè)過程非常簡單 你只需進(jìn)行設(shè)定 讓相機(jī)球在飛到最高位置時(shí)自動(dòng)拍攝即可 假設(shè)你從手中豎直向上拋出相機(jī) 到達(dá)離拋出點(diǎn)10m處進(jìn)行全景拍攝 若忽略空氣阻力的影響 則你在拋出過程中對(duì)相機(jī)做的功為 a 10jb 20jc 40jd 200j b 13 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 14 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 2 質(zhì)量為m的小球被系在輕繩一端 在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng) 如圖所示 運(yùn)動(dòng)過程中小球受到空氣阻力的作用 設(shè)某一時(shí)刻小球通過軌道的最低點(diǎn) 此時(shí)繩子的張力為7mg 在此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過半個(gè)圓周恰好能通過最高點(diǎn) 則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功是 c 15 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 16 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 應(yīng)用動(dòng)能定理的流程 17 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 動(dòng)能定理在多過程中的應(yīng)用動(dòng)能定理是可以通過牛頓定律推導(dǎo)出來的 原則上講用動(dòng)能定理能解決的物理問題都可以用牛頓定律解決 但是在處理動(dòng)力學(xué)問題時(shí) 如果利用牛頓定律求解則必須求出加速度 如果有多個(gè)過程 則求解過程將是相當(dāng)繁瑣的 但是 動(dòng)能定理由于只需要從力做功和始末兩狀態(tài)動(dòng)能變化去考慮 無需注意其中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的細(xì)節(jié) 同時(shí)動(dòng)能和功都是標(biāo)量 無方向性 所以無論是單過程 多過程直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng) 分析計(jì)算會(huì)相對(duì)比較方便 而且能很好地考查學(xué)生的思維能力 所以特別受命題人的青睞 18 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 1 如圖所示 在豎直平面內(nèi)有一 v 形槽 其底部bc是一段圓弧 兩側(cè)都與光滑斜槽相切 相切處b c位于同一水平面上 一小物體從右側(cè)斜槽上距bc平面高度為2h的a處由靜止開始下滑 經(jīng)圓弧槽再滑上左側(cè)斜槽 最高能到達(dá)距bc所在水平面高度為h的d處 接著小物體再反向下滑 若不考慮空氣阻力 則 a 小物體恰好滑回到b處時(shí)速度為零b 小物體尚未滑回到b處時(shí)速度已變?yōu)榱鉩 小物體能滑回到b處之上 但最高點(diǎn)要比d處低d 小物體最終一定會(huì)停止在圓弧槽的最低點(diǎn) 答案 解析 19 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 2 如圖所示 一輛汽車從a點(diǎn)開始爬坡 坡與水平面間的夾角為30 在牽引力不變的條件下行駛45m到達(dá)b點(diǎn) 這時(shí)司機(jī)立即關(guān)掉油門 汽車又向前滑行15m停在c點(diǎn) 汽車的質(zhì)量為5 103kg 行駛中受到的摩擦阻力是車重的 g取10m s2 求汽車的牽引力做的功和它經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速率 答案2 25 106j15m s 20 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 解析汽車從a到c的過程中 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力做正功 重力做負(fù)功 摩擦阻力做負(fù)功 動(dòng)能的變化量為零 由動(dòng)能定理得wf wg w阻 0解得wf wg w阻 mgh 0 25 mgl 2 25 106j汽車由b到c的過程中 克服重力 摩擦阻力做功 汽車的動(dòng)能減小到零 由動(dòng)能定理得 21 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 核心剖析歸納提升 1 運(yùn)用動(dòng)能定理解決問題時(shí) 選擇合適的研究過程能使問題得以簡化 當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)過程包含幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的子過程時(shí) 可以選擇一個(gè) 幾個(gè)或全部子過程作為研究過程 2 當(dāng)選擇全部子過程作為研究過程 涉及重力 大小恒定的阻力或摩擦力做功時(shí) 要注意運(yùn)用它們的功能特點(diǎn) 1 重力的功取決于物體的初 末位置 與路徑無關(guān) 2 大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小與路程的乘積 22 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 探究做功與物體速度變化的關(guān)系1 實(shí)驗(yàn)原理圖 23 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系 2 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 總結(jié)出做功與物體速度二次方的正比關(guān)系 24 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 3 實(shí)驗(yàn)原理方案一 由重物提供牽引力如圖 由重物通過滑輪牽引小車 當(dāng)小車的質(zhì)量比重物大得多時(shí) 可以把重物所受的重力當(dāng)作小車受到的牽引力 小車運(yùn)動(dòng)的距離可以由紙帶測(cè)出 改變重物的質(zhì)量或者改變小車運(yùn)動(dòng)的距離 也就改變了牽引力做的功 方案二 由橡皮筋提供牽引力如圖 第一次使小車在一根橡皮筋作用下彈出 第二次 第三次 操作時(shí)分別改用2根 3根 同樣的橡皮筋 并使小車從同樣的位置被彈出 那么橡皮筋對(duì)小車做的功一定是第一次的2倍 3倍 測(cè)出小車被彈出后的速度 能夠找到牽引力對(duì)小車做的功與小車速度變化的關(guān)系 25 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 4 實(shí)驗(yàn)器材方案一 重物 小盤中放砝碼或砂桶中盛砂 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 小車 紙帶 復(fù)寫紙 電源 導(dǎo)線 刻度尺 一端帶有滑輪的長木板 帶小鉤的細(xì)線等 方案二 橡皮筋若干根 材質(zhì) 長短 粗細(xì)均相同 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 小車 紙帶 復(fù)寫紙 電源 導(dǎo)線 刻度尺 木板 鐵釘?shù)?26 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 5 實(shí)驗(yàn)步驟方案一 1 用天平測(cè)出重物的質(zhì)量m m m車 將數(shù)據(jù)記錄在表中 2 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端 紙帶的一端夾在小車后端 另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 將長木板安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高 調(diào)整高度 直至輕推小車后 恰能使小車在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)為止 3 在小車前系好細(xì)線并通過滑輪掛上重物 將小車置于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 釋放小車 4 改變重物質(zhì)量 重做上述實(shí)驗(yàn) 27 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 5 如圖所示 將紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)記為計(jì)數(shù)點(diǎn)o 再在紙帶的后端選擇連續(xù)的5個(gè)打印點(diǎn)依次記為計(jì)數(shù)點(diǎn)1 2 3 4 5 分別測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1 2 3 4 5至計(jì)數(shù)點(diǎn)o的距離 即小車的位移 并利用打上點(diǎn)的紙帶 測(cè)出打各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表中 6 將計(jì)算得到的功w記錄在表格中 7 根據(jù)記錄的w v數(shù)據(jù) 在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象 兩次實(shí)驗(yàn)可以在同一坐標(biāo)系中作出兩條圖線 28 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 方案二 1 選擇確定本實(shí)驗(yàn)的探究方案 2 平衡摩擦力 在長木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊小木板 反復(fù)移動(dòng)小木板的位置 直至小車不受牽引時(shí) 紙帶打出的點(diǎn)間距均勻 3 將橡皮筋的一端固定在長木板前端的鐵釘上 另一端固定在小車前端的鉤子上 將小車置于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 釋放小車 4 用2根 3根 4根 5根相同的橡皮筋分別代替1根橡皮筋重做實(shí)驗(yàn) 保證每次釋放小車的位置相同 即橡皮筋被拉長的長度相同 5 在上述實(shí)驗(yàn)中打出的5條紙帶上分別找出小車近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn) 并分別求出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v 將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表中 6 根據(jù)記錄的w v數(shù)據(jù) 在坐標(biāo)紙上作出合適的圖象 29 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 6 數(shù)據(jù)處理圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 探究做功與物體速度變化的關(guān)系 7 注意事項(xiàng) 1 平衡摩擦力 為防止摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 我們應(yīng)設(shè)法排除摩擦力的影響 可將木板一端墊高 使重力沿斜面方向的分力與摩擦力平衡 從而消除摩擦力的影響 判斷已平衡掉摩擦力的方法是輕推一下小車 觀察到小車不受其他力時(shí)能在木板上勻速運(yùn)動(dòng) 2 在方案二中 我們用2根 3根 相同的橡皮筋進(jìn)行第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)時(shí) 都使小車從同一地點(diǎn)靜止釋放 使橡皮筋伸長的長度保持一致 3 在方案二中 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上相鄰各點(diǎn)的間距并不均勻 應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來計(jì)算小車的速度 因?yàn)檫@一段是橡皮筋對(duì)小車做功完畢時(shí)的情形 30 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 1 實(shí)驗(yàn)原理和操作 如圖所示 在探究功與物體速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中 下列說法正確的是 a 為減小實(shí)驗(yàn)誤差 長木板應(yīng)水平放置b 實(shí)驗(yàn)中需要算出橡皮筋做功的具體數(shù)值c 通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車做的功成整數(shù)倍增加d 小車在橡皮筋拉力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長后 小車做勻速運(yùn)動(dòng) 31 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 2 用該裝置實(shí)驗(yàn)時(shí) 不可缺少的操作是 a 測(cè)出小車的質(zhì)量b 測(cè)出橡皮筋的伸長量c 用量角器測(cè)出長木板的傾角d 改變橡皮筋條數(shù)后將小車從同一位置釋放 答案 1 c 2 d解析 1 為使橡皮筋做的功為合力的功 必須平衡摩擦力 故a項(xiàng)錯(cuò) 本實(shí)驗(yàn)用橡皮筋對(duì)小車做功的整數(shù)倍來進(jìn)行研究 故b項(xiàng)錯(cuò) c項(xiàng)正確 橡皮筋的力是變力 小車在橡皮筋拉力作用下做的不是勻加速直線運(yùn)動(dòng) 故d項(xiàng)錯(cuò) 2 該實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量 橡皮筋的伸長量及長木板的傾角都不需要測(cè)量 故選d 32 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 探究彈力做功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示 當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時(shí) 橡皮筋對(duì)小車做的功記為w0 當(dāng)用4條 6條 8條 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次 第3次 第4次 實(shí)驗(yàn)時(shí) 橡皮筋對(duì)小車做的功分別記為2w0 3w0 4w0 每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度均可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出 33 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 1 關(guān)于該實(shí)驗(yàn) 下列說法正確的是 a 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電 電壓為4 6vb 實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長可以不相等c 每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出 2 下圖給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶 從中截取了測(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶 測(cè)得o點(diǎn)到a b c d e各點(diǎn)的距離分別為oa 5 65cm ob 7 12cm oc 8 78cm od 10 40cm oe 11 91cm 已知相鄰兩點(diǎn)時(shí)間間隔為0 02s 則小車獲得的最大速度vm m s 34 基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納 題組突破強(qiáng)化提升 答案 1 cd 2 0 83解析 1 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器只能用電壓為4 6v的交流電源供電 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長必須相等 否則實(shí)驗(yàn)誤差太大