高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五 第2講 動(dòng)能、動(dòng)能定理課件.ppt

考點(diǎn)1動(dòng)能1 定義 物體由于 而具有的能叫動(dòng)能 2 公式 ek 3 單位 焦耳 1j 1 4 性質(zhì) 動(dòng)能是標(biāo)量 是狀態(tài)量 與v瞬時(shí)對(duì)應(yīng) 具有相對(duì)性 大小與參照物的選擇 第2講動(dòng)能 動(dòng)能定理 運(yùn)動(dòng) kg m2 s2 有關(guān) 跟蹤訓(xùn)練 1 有兩個(gè)物體甲 乙 它們?cè)谕恢本€上運(yùn)動(dòng) 兩物體的質(zhì)量均為m 甲速度為v 動(dòng)能為ek 乙速度為 v 動(dòng)能為 ek 那么 b a ek ekb ek ek c ek ek d ek ek 3 注意 合外力的功 是指物體所受的所有力在某一過程中所做 功的代數(shù)和 wf wf wn wg 表達(dá)式 w總 如果某個(gè)力對(duì)物體做負(fù)功 則加負(fù)值 1 動(dòng)能定理 1 內(nèi)容 合外力對(duì)物體所做的功等于物體 的變化 動(dòng)能 f總scos 位移和速度 必須是相對(duì)于同一個(gè)參考系 一般以地面為參考系 考點(diǎn)2動(dòng)能定理的理解與運(yùn)用 2 動(dòng)能定理的運(yùn)用 1 動(dòng)能定理中涉及的物理量有f s m v w ek等 在 涉及含有上述物理量的問題時(shí) 可以考慮使用動(dòng)能定理 由于動(dòng)能定理只需考慮過程中力做功的情況和初 末狀態(tài)的動(dòng)能 而無需考慮運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的細(xì)節(jié) 所以運(yùn)用動(dòng)能定理解題 往往比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律要簡便 用動(dòng)能定理還能解決一些牛頓運(yùn)動(dòng)定律難以求解的問題 如變力做功 曲線運(yùn)動(dòng)等 所以解題時(shí) 應(yīng)優(yōu)先考慮用動(dòng)能定理 3 運(yùn)用動(dòng)能定理解題的一般步驟 明確研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)過程 分析整個(gè)過程中各力對(duì)研究對(duì)象的做功情況 明確初 末狀態(tài)的動(dòng)能 列出動(dòng)能定理方程 并求解 2 動(dòng)能定理實(shí)際上是根據(jù)一個(gè)過程中做了多少功 導(dǎo)致動(dòng)能變化了多少來列方程的 所以運(yùn)用動(dòng)能定理時(shí)要注意選定過程 圖5 2 1 跟蹤訓(xùn)練 2 雙選 如圖5 2 1 質(zhì)量為m的小車在水平恒力f推動(dòng) 下 從山坡 粗糙 底部a處由靜止起運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂b 獲 得速度為v ab間水平距離為s 重力加速度為g 下列說法正確 的是 答案 ab 3 從地面豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為m的小球 小球上升的最大高度為h 設(shè)上升和下降過程中空氣阻力大小恒定為f 下列說法 正確的是 a 小球上升的過程中動(dòng)能減少了mghb 小球上升和下降的整個(gè)過程中機(jī)械能減少了fhc 小球上升的過程中重力勢(shì)能增加了mghd 小球上升和下降的整個(gè)過程中動(dòng)能減少了fh解析 根據(jù)動(dòng)能定理 上升的過程中動(dòng)能減少量等于小球克服重力和阻力做的功 為mgh fh 小球上升和下降的整個(gè)過程中動(dòng)能減少量和機(jī)械能的減少量都等于全程中克服阻力做的功 為2fh 答案 c 4 如圖5 2 2所示 一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在半徑為r的半球形固定容器中 由靜止開始自邊緣上的a點(diǎn)滑下 到達(dá)最低點(diǎn)b時(shí) 它對(duì)容器的正壓力為fn 重力加速度為g 則質(zhì)點(diǎn) 自a滑到b的過程中 摩擦力對(duì)其所做的功為 圖5 2 2 解析 質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)b時(shí) 它對(duì)容器的正壓力為fn 根 答案 a 熱點(diǎn)1運(yùn)用動(dòng)能定理解決多過程問題 例1 2010年全國卷 如圖5 2 3 mnp為豎直面內(nèi)一固定軌道 其圓弧段mn與水平段np相切于n p端固定一豎直擋板 m相對(duì)于n的高度為h np長度為s 一物塊自m端從靜止開始沿軌道下滑 與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞后停止在水平軌道上某處 若在mn段的摩擦可忽略不計(jì) 物塊與np段軌道間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為 求物塊停止的地方與n點(diǎn)距離的可能值 圖5 2 3 解 物塊從m端靜止釋放到停止 整個(gè)過程只有重力和摩擦力做功 設(shè)在np段滑動(dòng)的距離為x 由動(dòng)能定理有mgh mgx 0 第一種可能是 物塊與彈性擋板碰撞后 在到達(dá)圓弧軌道前停止 則物塊停止的位置距n點(diǎn)的距離為 第二種可能是 物塊與彈性擋板碰撞后 可再一次滑上光滑圓弧軌道 滑下后在水平軌道上停止 則物塊停止的位置距n點(diǎn)的距離為 備考策略 解決這類問題一定要審清題意 分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程 以及過程中力做功的情況和初 末狀態(tài) 關(guān)于滑動(dòng)摩擦力做功 要注意摩擦力方向的變化 如該題中 從n到p時(shí)摩擦力方向向左 反彈后摩擦力方向向右 所以摩擦力對(duì)木塊始終做負(fù)功 則式中的x表示在np段滑動(dòng)的總距離 觸類旁通 1 2011年蘇北模擬 如圖5 2 4所示裝置由ab bc cd三段軌道組成 軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接 其中軌道ab cd段是光滑的 水平軌道bc的長度x 5m 軌道cd足夠長且傾角 37 a d兩點(diǎn)離軌道bc的高度分別為h1 4 30m h2 1 35m 現(xiàn)讓質(zhì)量為m的小滑塊自a點(diǎn)由靜止釋放 已知小滑塊與軌道bc間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 5 取重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 小滑塊第一次到達(dá)d點(diǎn)時(shí)的速度大小 2 小滑塊第一次與第二次通過c點(diǎn)的時(shí)間間隔 3 小滑塊最終停止的位置距b點(diǎn)的距離 圖5 2 4 解 1 小滑塊從a b c d過程中 由動(dòng)能定理得 2 小滑塊從a b c過程中 由動(dòng)能定理得 由對(duì)稱性可知 小滑塊從最高點(diǎn)滑回c點(diǎn)的時(shí)間t2 t1 1s故小滑塊第一次與第二次通過c點(diǎn)的時(shí)間間隔t t1 t2 2s 3 設(shè)小滑塊在水平軌道上運(yùn)動(dòng)的總路程為x總 對(duì)小滑塊 運(yùn)動(dòng)全過程利用動(dòng)能定理 有 mgh1 mgx總 將h1 代入得x總 8 6m 故小滑塊最終停止的位置距b點(diǎn)的距離為2x x總 1 4m 熱點(diǎn)2動(dòng)能定理與曲線運(yùn)動(dòng)結(jié)合 例2 2010年上海卷 如圖5 2 5 abc和abd為兩個(gè)光滑固定軌道 a b e在同一水平面 c d e在同一豎直線上 d點(diǎn)距水平面的高度為h c點(diǎn)高度為2h 一滑塊從a點(diǎn)以初速度v0分別沿兩軌道滑行到c或d處后水平拋出 圖5 2 5 1 求滑塊落到水平面時(shí) 落點(diǎn)與e點(diǎn)間的距離sc和sd 2 為實(shí)現(xiàn)sc sd v0應(yīng)滿足什么條件 根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 解 1 根據(jù)機(jī)械能守恒 有 備考策略 該類題型考查的內(nèi)容比較豐富 考點(diǎn)分布廣 包括動(dòng)能定理 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 平拋運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng)等 對(duì)能力的要求比較高 對(duì)該類題型 一定要把物體的運(yùn)動(dòng)過程分析清楚 將各過程中的特點(diǎn)把握住 再從已知和要求的兩個(gè)方向出發(fā)來聯(lián)立方程組求解 如該題中 過程分為物體沖上c d過程 和平拋過程 上沖過程高度不同 重力做功不同 則平拋初速度不同 應(yīng)由動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律求平拋初速度 平拋中高度和水平初速度不同 水平位移不同 要運(yùn)用平拋規(guī)律列方程 觸類旁通 2 2011年天津卷 如圖5 2 6所示 圓管構(gòu)成的半圓形豎直軌道固定在水平地面上 軌道半徑為r mn為直徑且與水平面垂直 直徑略小于圓管內(nèi)徑的小球a以某一初速度沖進(jìn)軌道 到達(dá)半圓軌道最高點(diǎn)m時(shí)與靜止于該處的質(zhì)量與a相同的小球b發(fā)生碰撞 碰后兩球粘在一起飛出軌道 落地點(diǎn)距n為2r 重力加速度為g 忽略圓管內(nèi)徑 空氣阻力及各處摩擦均不計(jì) 求 1 黏合后的兩球從飛出軌道到落地的時(shí)間t 2 小球a沖進(jìn)軌道時(shí)速度v的大小 解 1 黏合后的兩球飛出軌道后做平拋運(yùn)動(dòng) 豎直方向分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng) 有 圖5 2 6 2 設(shè)球a的質(zhì)量為m 碰撞前速度大小為v1 把球a沖進(jìn) 軌道最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能定為0 由動(dòng)能定理知 易錯(cuò)點(diǎn)對(duì)過程中初末狀態(tài) 力做功的判斷及計(jì)算 例題 一質(zhì)量為m的小球用長為l的輕繩懸掛于o點(diǎn) 小球在水平力f作用下 從平衡位置p點(diǎn)緩慢地移動(dòng) 當(dāng)懸線偏離豎直方向 角到達(dá)q點(diǎn)時(shí) 如圖5 2 7所示 則水平力 f所做的功為 a mglcos b flsin c mgl 1 cos d flcos 錯(cuò)解分析 物體的位移為s lsin 則w fs flsin 錯(cuò)因分析 該題中沒有指出水平力f是恒力 小球緩慢地移動(dòng) 可以看做每個(gè)瞬間都處在平衡狀態(tài) 速度大小不變 由于繩與豎直方向的夾角不斷變化 如果三力平衡 則拉力f也在不斷變化 即大小不恒定 不適合用公式w fs flsin 圖5 2 7 正確解析 本題中不能簡單地用w fscos 可運(yùn)用動(dòng)能定理 小球在運(yùn)動(dòng)過程中受三個(gè)力的作用 可認(rèn)為速度大小不變 其中繩的拉力與小球瞬時(shí)速度的方向垂直不做功 根據(jù)動(dòng)能定理得w總 wg wf ek 0 可知 wg wf mgh 即重力做的負(fù)功和拉力做的功相等 選擇c 指點(diǎn)迷津 動(dòng)能定理應(yīng)用中首先要分析研究對(duì)象的受力情況 運(yùn)動(dòng)情況 正確的選定過程 并分析研究過程中的所有力的做功情況 然后根據(jù)所求選擇合適公式或規(guī)律求解 糾錯(cuò)強(qiáng)化 1 雙選 2011年東北模擬 如圖5 2 8所示 長為l的長木板水平放置 在木板的a端放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊 現(xiàn)緩慢地抬高a端 使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為 時(shí)小物塊開始滑動(dòng) 此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板 小物 塊滑到底端的速