高考物理動(dòng)能勢能動(dòng)能定理復(fù)習(xí)

1、2012年高考物理-動(dòng)能 勢能 動(dòng)能定理復(fù)習(xí)浙江臺(tái)州篷街私立中學(xué) 王繼安教學(xué)目標(biāo)：理解功和能的概念，掌握動(dòng)能定理，會(huì)熟練地運(yùn)用動(dòng)能定理解答有關(guān)問題教學(xué)重點(diǎn)：動(dòng)能定理教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)能定理的應(yīng)用教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過程：一、動(dòng)能1定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能，叫動(dòng)能。其表達(dá)式為：。2對(duì)動(dòng)能的理解（1）動(dòng)能是一個(gè)狀態(tài)量，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)動(dòng)能是標(biāo)量它只有大小，沒有方向，而且物體的動(dòng)能總是大于等于零，不會(huì)出現(xiàn)負(fù)值（2）動(dòng)能是相對(duì)的，它與參照物的選取密切相關(guān)如行駛中的汽車上的物品，對(duì)汽車上的乘客，物品動(dòng)能是零；但對(duì)路邊的行人，物品的動(dòng)能就不為零。二、重力勢能1定義：物體和地球由相對(duì)位

2、置決定的能叫重力勢能，是物體和地球共有的。表達(dá)式：，與零勢能面的選取有關(guān)。2對(duì)重力勢能的理解（1）重力勢能是物體和地球這一系統(tǒng)共同所有，單獨(dú)一個(gè)物體談不上具有勢能即：如果沒有地球，物體談不上有重力勢能平時(shí)說物體具有多少重力勢能，是一種習(xí)慣上的簡稱重力勢能是相對(duì)的，它隨參考點(diǎn)的選擇不同而不同，要說明物體具有多少重力勢能，首先要指明參考點(diǎn)(即零點(diǎn))（2）重力勢能是標(biāo)量，它沒有方向但是重力勢能有正、負(fù)此處正、負(fù)不是表示方向，而是表示比零點(diǎn)的能量狀態(tài)高還是低勢能大于零表示比零點(diǎn)的能量狀態(tài)高，勢能小于零表示比零點(diǎn)的能量狀態(tài)低零點(diǎn)的選擇不同雖對(duì)勢能值表述不同，但對(duì)物理過程沒有影響即勢能是相對(duì)的，勢能的變化

3、是絕對(duì)的，勢能的變化與零點(diǎn)的選擇無關(guān)（3）重力做功與重力勢能重力做正功，物體高度下降，重力勢能降低；重力做負(fù)功，物體高度上升，重力勢能升高可以證明，重力做功與路徑無關(guān)，由物體所受的重力和物體初、末位置所在水平面的高度差決定，即：wg=mgh所以重力做的功等于重力勢能增量的負(fù)值，即wg= -ep= -（mgh2-mgh1）三、動(dòng)能定理1動(dòng)能定理的表述合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化。（這里的合外力指物體受到的所有外力的合力，包括重力）。表達(dá)式為w=ek動(dòng)能定理也可以表述為：外力對(duì)物體做的總功等于物體動(dòng)能的變化。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，后一種表述比較好操作。不必求合力，特別是在全過程的各個(gè)階段受力有變化的情況下

4、，只要把各個(gè)力在各個(gè)階段所做的功都按照代數(shù)和加起來，就可以得到總功。動(dòng)能定理建立起過程量（功）和狀態(tài)量（動(dòng)能）間的聯(lián)系。這樣，無論求合外力做的功還是求物體動(dòng)能的變化，就都有了兩個(gè)可供選擇的途徑。功和動(dòng)能都是標(biāo)量，動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，不能在某一個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理?！纠?】 一個(gè)質(zhì)量為m的物體靜止放在光滑水平面上，在互成60角的大小相等的兩個(gè)水平恒力作用下，經(jīng)過一段時(shí)間，物體獲得的速度為v，在力的方向上獲得的速度分別為v1、v2，那么在這段時(shí)間內(nèi)，其中一個(gè)力做的功為a b c d 2對(duì)外力做功與動(dòng)能變化關(guān)系的理解：外力對(duì)物體做正功，物體的動(dòng)能增加，這一外力有助于物體的運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)力；外力對(duì)

5、物體做負(fù)功，物體的動(dòng)能減少，這一外力是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，是阻力，外力對(duì)物體做負(fù)功往往又稱物體克服阻力做功 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，外力對(duì)物體做了多少功；就有多少動(dòng)能與其它形式的能發(fā)生了轉(zhuǎn)化所以外力對(duì)物體所做的功就等于物體動(dòng)能的變化量即 3應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟（1）確定研究對(duì)象和研究過程。和動(dòng)量定理不同，動(dòng)能定理的研究對(duì)象只能是單個(gè)物體，如果是系統(tǒng)，那么系統(tǒng)內(nèi)的物體間不能有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（原因是：系統(tǒng)內(nèi)所有內(nèi)力的總沖量一定是零，而系統(tǒng)內(nèi)所有內(nèi)力做的總功不一定是零）。（2）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。（研究對(duì)象以外的物體施于研究對(duì)象的力都要分析，含重力）。（3）寫出該過程中合外力做的功，或分別寫出各個(gè)力做的功

6、（注意功的正負(fù)）。如果研究過程中物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個(gè)階段做的功。（4）寫出物體的初、末動(dòng)能。cbaaa（5）按照動(dòng)能定理列式求解。【例2】 如圖所示，斜面傾角為，長為l，ab段光滑，bc段粗糙，且bc=2 ab。質(zhì)量為m的木塊從斜面頂端無初速下滑，到達(dá)c端時(shí)速度剛好減小到零。求物體和斜面bc段間的動(dòng)摩擦因數(shù)。vv /fggf【例3】 將小球以初速度v0豎直上拋，在不計(jì)空氣阻力的理想狀況下，小球?qū)⑸仙侥骋蛔畲蟾叨?。由于有空氣阻力，小球?qū)嶋H上升的最大高度只有該理想高度的80%。設(shè)空氣阻力大小恒定，求小球落回拋出點(diǎn)時(shí)的速度大小v?！纠?】質(zhì)量為m的鋼珠從高出地面h處由靜止自由下

7、落，落到地面進(jìn)入沙坑h/10停止，則（1）鋼珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？（2）若讓鋼珠進(jìn)入沙坑h/8，則鋼珠在h處的動(dòng)能應(yīng)為多少？設(shè)鋼珠在沙坑中所受平均阻力大小不隨深度改變。四、動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用動(dòng)能定理可以由牛頓定律推導(dǎo)出來，原則上講用動(dòng)能定律能解決物理問題都可以利用牛頓定律解決，但在處理動(dòng)力學(xué)問題中，若用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來解，則要分階段考慮，且必須分別求每個(gè)階段中的加速度和末速度，計(jì)算較繁瑣。但是，我們用動(dòng)能定理來解就比較簡捷。我們通過下面的例子再來體會(huì)一下用動(dòng)能定理解決某些動(dòng)力學(xué)問題的優(yōu)越性。1應(yīng)用動(dòng)能定理巧求變力的功如果我們所研究的問題中有多個(gè)力做功，其中只有一個(gè)力

8、是變力，其余的都是恒力，而且這些恒力所做的功比較容易計(jì)算，研究對(duì)象本身的動(dòng)能增量也比較容易計(jì)算時(shí)，用動(dòng)能定理就可以求出這個(gè)變力所做的功?！纠?】 如圖所示，ab為1/4圓弧軌道，半徑為r=0.8m，bc是水平軌道，長s=3m，bc處的摩擦系數(shù)為=1/15，今有質(zhì)量m=1kg的物體，自a點(diǎn)從靜止起下滑到c點(diǎn)剛好停止。求物體在軌道ab段所受的阻力對(duì)物體做的功?！纠?】一輛車通過一根跨過定滑輪的繩pq提升井中質(zhì)量為m的物體，如圖所示繩的p端拴在車后的掛鉤上，q端拴在物體上設(shè)繩的總長不變，繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計(jì)開始時(shí)，車在a點(diǎn)，左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的，左側(cè)繩長為h

9、提升時(shí)，車加速向左運(yùn)動(dòng)，沿水平方向從a經(jīng)過b駛向c設(shè)a到b的距離也為h，車過b點(diǎn)時(shí)的速度為vb求在車由a移到b的過程中，繩q端的拉力對(duì)物體做的功2應(yīng)用動(dòng)能定理簡解多過程問題。物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中包含有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的小過程（如加速、減速的過程），此時(shí)可以分段考慮，也可以對(duì)全過程考慮，但如能對(duì)整個(gè)過程利用動(dòng)能定理列式則使問題簡化?！纠?】 如圖所示，斜面足夠長，其傾角為，質(zhì)量為m的滑塊，距擋板p為s0，以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力，若滑塊每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失，求滑塊在斜面上經(jīng)過的總路程為多少？ 3利用動(dòng)能定理巧求動(dòng)摩擦因

10、數(shù)【例9】 如圖所示，小滑塊從斜面頂點(diǎn)a由靜止滑至水平部分c點(diǎn)而停止。已知斜面高為h，滑塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)水平距離為s，設(shè)轉(zhuǎn)角b處無動(dòng)能損失，斜面和水平部分與小滑塊的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，求此動(dòng)摩擦因數(shù)。 4利用動(dòng)能定理巧求機(jī)車脫鉤問題【例10】總質(zhì)量為m的列車，沿水平直線軌道勻速前進(jìn)，其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫節(jié)，司機(jī)發(fā)覺時(shí)，機(jī)車已行駛l的距離，于是立即關(guān)閉油門，除去牽引力。設(shè)運(yùn)動(dòng)的阻力與質(zhì)量成正比，機(jī)車的牽引力是恒定的。當(dāng)列車的兩部分都停止時(shí)，它們的距離是多少？五、針對(duì)訓(xùn)練1質(zhì)量為m的物體，在距地面h高處以g/3 的加速度由靜止豎直下落到地面.下列說法中正確的是a.物體的重力勢能減少mgh b.物體的

11、動(dòng)能增加mghc.物體的機(jī)械能減少mgh d.重力做功mgh2質(zhì)量為m的小球用長度為l的輕繩系住，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中小球受空氣阻力作用.已知小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)輕繩受的拉力為7mg，經(jīng)過半周小球恰好能通過最高點(diǎn)，則此過程中小球克服空氣阻力做的功為a.mgl/4 b.mgl/3 c.mgl/2 d.mgloa3如圖所示，木板長為l，板的a端放一質(zhì)量為m的小物塊，物塊與板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。開始時(shí)板水平，在繞o點(diǎn)緩慢轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度的過程中，若物塊始終保持與板相對(duì)靜止。對(duì)于這個(gè)過程中各力做功的情況，下列說法正確的是 ( )a、摩擦力對(duì)物塊所做的功為mglsin(1-cos)b、彈力對(duì)物塊所

12、做的功為mglsincosc、木板對(duì)物塊所做的功為mglsind、合力對(duì)物塊所做的功為mgl cosaabcdggnn4如圖所示，小球以大小為v0的初速度由a端向右運(yùn)動(dòng)，到b端時(shí)的速度減小為vb；若以同樣大小的初速度由b端向左運(yùn)動(dòng)，到a端時(shí)的速度減小為va。已知小球運(yùn)動(dòng)過程中始終未離開該粗糙軌道。比較va 、vb的大小，結(jié)論是 a.vavb b.va=vb c.vavb d.無法確定5質(zhì)量為m的飛機(jī)以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升，若飛機(jī)在此過程中水平速度保持不變，同時(shí)受到重力和豎直向上的恒定升力(該升力由其他力的合力提供，不含重力)，今測得當(dāng)飛機(jī)在水平方向的位移為l時(shí)，它的上升高度為h，求：

13、(1)飛機(jī)受到的升力大小;(2)從起飛到上升至h高度的過程中升力所做的功及在高度h處飛機(jī)的動(dòng)能.6如圖所示，質(zhì)量m=0.5kg的小球從距地面高h(yuǎn)=5m處自由下落，到達(dá)地面恰能沿凹陷于地面的半圓形槽壁運(yùn)動(dòng)，半圓槽半徑r=0.4m。小球到達(dá)槽最低點(diǎn)時(shí)速率為10m/s，并繼續(xù)沿槽壁運(yùn)動(dòng)直到從槽右端邊緣飛出，如此反復(fù)幾次，設(shè)摩擦力恒定不變，求：（設(shè)小球與槽壁相碰時(shí)不損失能量）（1）小球第一次離槽上升的高度h；（2）小球最多能飛出槽外的次數(shù)（取g=10m/s2）。參考答案：1b 2c 3解析：c 該題是考查對(duì)功的計(jì)算的。如果不理解w=fscos.中的f必須是恒力，就會(huì)在ab兩選項(xiàng)上多用時(shí)間。當(dāng)然，也不能

14、認(rèn)為ab中的功無法計(jì)算，而c中的功為這兩個(gè)功之和，所以也不能得出。由w=ek，知合力對(duì)物塊所做的功為零。而w=wf+wg=0，故wf= -wg=mglsin，這就是木板對(duì)物塊所做的功。正確選項(xiàng)是c。4解析：a 小球向右通過凹槽c時(shí)的速率比向左通過凹槽c時(shí)的速率大，由向心力方程可知，對(duì)應(yīng)的彈力n一定大，滑動(dòng)摩擦力也大，克服阻力做的功多；又小球向右通過凸起d時(shí)的速率比向左通過凸起d時(shí)的速率小，由向心力方程可知，對(duì)應(yīng)的彈力n一定大，滑動(dòng)摩擦力也大，克服阻力做的功多。所以小球向右運(yùn)動(dòng)全過程克服阻力做功多，動(dòng)能損失多，末動(dòng)能小，選a。5解析：（1）飛機(jī)水平速度不變 l=v0t y方向加速度恒定 h=at2 即得a=由牛頓第二定律 f=mg+ma=mg(1+v02)(2)升力做功w=fh=mgh(1+v02) 在h處vt=at=ek=m(v02+vt2)=mv02(1+)6解析：（1）小球從高處至