創(chuàng)新設(shè)計(jì)浙江鴨2018版高考物理總復(fù)習(xí)第5章機(jī)械能守恒定律第2課時(shí)動(dòng)能和動(dòng)能定理及應(yīng)用課件

第2課時(shí)動(dòng)能和動(dòng)能定理及應(yīng)用考點(diǎn)一動(dòng)能動(dòng)能定理(d/d)[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)]一、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：_____，1J＝1N·m＝1kg·m2/s2。4.矢標(biāo)性：動(dòng)能是_____，只有正值。5.狀態(tài)量：動(dòng)能是________，因?yàn)関是瞬時(shí)速度。運(yùn)動(dòng)焦耳標(biāo)量狀態(tài)量二、動(dòng)能定理1.內(nèi)容：力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中___________。2.表達(dá)式：W＝______________或W＝Ek2－Ek1。3.物理意義：_______的功是物體動(dòng)能變化的量度。4.適用條件 (1)動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于_________。 (2)既適用于恒力做功，也適用于_________。 (3)力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，也可以_________ _____。動(dòng)能的變化合外力曲線運(yùn)動(dòng)變力做功不同時(shí)作用答案D2.(2015·浙江10月學(xué)考)如圖所示是公路上的“避險(xiǎn)車道”，車道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽車在剎車失靈的情況下避險(xiǎn)。質(zhì)量m＝2.0×103kg的汽車沿下坡行駛，當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)剎車失靈的同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)失去動(dòng)力，此時(shí)速度表示數(shù)v1＝36km/h，汽車?yán)^續(xù)沿下坡勻加速直行l(wèi)＝350m、下降高度h＝50m時(shí)到達(dá)“避險(xiǎn)車道”，此時(shí)速度表示數(shù)v2＝72km/h。(1)求從發(fā)現(xiàn)剎車失靈至到達(dá)“避險(xiǎn)車道”這一過(guò)程汽車動(dòng)能的變化量；(2)求汽車在下坡過(guò)程中所受的阻力；(g取10m/s2)(3)若“避險(xiǎn)車道”與水平面間的夾角為17°，汽車在“避險(xiǎn)車道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽車在“避險(xiǎn)車道”上運(yùn)動(dòng)的最大位移(sin17°≈0.3)。答案(1)3.0×105J(2)2×103N(3)33.3m【例題】

在平直公路上，汽車由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到vmax后立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直到停止，汽車的速度－時(shí)間圖象如圖所示。設(shè)汽車的牽引力為F，摩擦力為Ff，全過(guò)程中牽引力做功W1，克服摩擦力做功W2。以下判斷中正確的是(

) A.F∶Ff＝1∶3 B.F∶Ff＝3∶1 C.W1∶W2＝1∶1 D.W1∶W2＝1∶3答案C[精練題組]1.在光滑水平面上，質(zhì)量為2kg的物體以2m/s的速度向東運(yùn)動(dòng)，若對(duì)它施加一向西的力使它停下來(lái)，則該外力對(duì)物體做的功是(

) A.16J B.8J C.－4J D.0答案C2.用同樣的水平力分別沿光滑水平面和粗糙水平面推動(dòng)同一個(gè)木塊，都使它們移動(dòng)相同的距離。兩種情況下推力的功分別是W1、W2，木塊最終獲得的動(dòng)能分別為Ek1、Ek2，則(

) A.W1＝W2，Ek1＝Ek2 B.W1≠W2，Ek1≠Ek2 C.W1＝W2，Ek1≠Ek2 D.W1≠W2，Ek1＝Ek2解析根據(jù)功的表達(dá)式W＝Fl，可知在力和位移相等時(shí)，做功相等。根據(jù)動(dòng)能定理W合＝ΔEk，光滑水平面W合1＝Fl，粗糙水平面W合2＝Fl－Ffl，可見(jiàn)兩種情況下合力的功不同，因此最終獲得的動(dòng)能不同，C正確。答案C答案CD4.如圖所示，物體在離斜面底端4m處由靜止滑下，若物體與各面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，斜面傾角為37°，斜面與平面間由一小段圓弧連接，求物體能在水平面上滑行多遠(yuǎn)？解析對(duì)物體在斜面上和平面上時(shí)分別進(jìn)行受力分析，如圖所示。在下滑階段有FN1＝mgcos37°，故F1＝μFN1＝μmgcos37°答案1.6m5.在賽車場(chǎng)上，為了安全起見(jiàn)，車道外圍 都固定上廢舊輪胎作為圍欄，當(dāng)車碰撞 圍欄時(shí)起緩沖器作用。在一次模擬實(shí)驗(yàn)中用彈簧來(lái)代替廢舊輪胎，實(shí)驗(yàn)情景如圖所示，水平放置的輕彈簧左側(cè)固定于墻上，處于自然狀態(tài)，開(kāi)始賽車在A處且處于靜止?fàn)顟B(tài)，距彈簧自由端的距離為L(zhǎng)1＝1m。當(dāng)賽車啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生水平向左的恒為F＝24N的牽引力使賽車向左勻加速前進(jìn)，當(dāng)賽車接觸彈簧的瞬間立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，賽車?yán)^續(xù)壓縮彈簧，最后被彈回到B處停下。已知賽車的質(zhì)量為m＝2kg，A、B之間的距離為L(zhǎng)2＝3m，賽車被彈回的過(guò)程中離開(kāi)彈簧時(shí)的速度大小為v＝4m/s，水平向右。g取10m/s2。求：(1)賽車和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)彈簧被壓縮的最大距離。答案(1)0.2(2)4.5m[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)]1.動(dòng)能定理適用于直線運(yùn)動(dòng)，也可用于曲線運(yùn)動(dòng)；動(dòng)能定理適用于恒力做功，也可用于變力做功；動(dòng)能定理可分段處理，也可整過(guò)程處理。2.解決多過(guò)程問(wèn)題的策略： (1)分解過(guò)程(即將復(fù)雜的物理過(guò)程分解成若干簡(jiǎn)單過(guò)程處理) (2)整個(gè)過(guò)程用動(dòng)能定理考點(diǎn)二動(dòng)能定理的應(yīng)用(d/d)【過(guò)關(guān)演練】1.質(zhì)量為m＝2kg的物體，在光滑水平面上以v1＝6m/s的速度勻速向西運(yùn)動(dòng)，若有一個(gè)大小為8N、方向向北的恒力F作用于物體，在t＝2s內(nèi)物體的動(dòng)能增加了() A.28J B.64J C.32J D.36J答案B2.如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，則力F所做的功為(

) A.mglcosθ B.mgl(1－cosθ) C.Flsinθ D.Fl解析小球從P點(diǎn)移到Q點(diǎn)時(shí)，受重力、繩子的拉力和水平拉力F，由受力平衡知：F＝mgtanθ，隨θ的增大，F(xiàn)也增大，故F是變力，因此不能直接用公式W＝Flcosα求解。從P緩慢拉到Q，由動(dòng)能定理得：WF－mgl(1－cosθ)＝0(小球緩慢移動(dòng)，速度可視為大小不變)，即WF＝mgl(1－cosθ)。答案B[要點(diǎn)突破]要點(diǎn)一動(dòng)能定理在求功中應(yīng)用1.應(yīng)用動(dòng)能定理既可以求恒力做的功，也可以求變力做的功，它可以使得一些可能無(wú)法進(jìn)行研究的復(fù)雜的力學(xué)過(guò)程變得易于掌握和理解。2.動(dòng)能定理雖是在恒力做功、直線運(yùn)動(dòng)中推導(dǎo)出來(lái)的，但也可用于變力做功、曲線運(yùn)動(dòng)的情況。特別是對(duì)于有往復(fù)運(yùn)動(dòng)等復(fù)雜過(guò)程的問(wèn)題可全程考慮。

【例1】

(2016·杭州七校學(xué)考模擬)張偉同學(xué)參加學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目比賽，起跳直至著地過(guò)程如圖所示，測(cè)量得到比賽成績(jī)是2.5m，目測(cè)空中腳離地最大高度約0.8m，忽略空氣阻力，則起跳過(guò)程該同學(xué)所做功最接近(

) A.65J B.750J C.1025J D.1650J答案B要點(diǎn)二動(dòng)能定理解決多過(guò)程問(wèn)題

解決多過(guò)程問(wèn)題應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理(或功能關(guān)系)，從而使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。能解決的幾個(gè)典型問(wèn)題如下： (1)不涉及加速度、時(shí)間的多過(guò)程問(wèn)題。 (2)有多個(gè)物理過(guò)程且不需要研究整個(gè)過(guò)程中的中間狀態(tài)的問(wèn)題。 (3)變力做功的問(wèn)題?！纠?】

如圖所示，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開(kāi)始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道。質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小。用W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功。則(

)答案C要點(diǎn)三用動(dòng)能定理解決平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1.平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)都屬于曲線運(yùn)動(dòng)，若只涉及位移和速度而不涉及時(shí)間，應(yīng)優(yōu)先考慮用動(dòng)能定理列式求解。2.動(dòng)能定理的表達(dá)式為標(biāo)量式，不能在某一個(gè)方向上列動(dòng)能定理方程?！纠?】

如圖所示，摩托車做特技表演時(shí)，以v0＝10.0m/s的初速度沖向高臺(tái)，然后從高臺(tái)水平飛出。若摩托車沖向高臺(tái)的過(guò)程以P＝4.0kW的額定功率行駛，沖到高臺(tái)上所用時(shí)間t＝3.0s，人和車的總質(zhì)量m＝1.8×102kg，臺(tái)高h(yuǎn)＝5.0m，摩托車的落地點(diǎn)到高臺(tái)的水平距離x＝10.0m。不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2。求：(1)摩托車從高臺(tái)飛出到落地所用時(shí)間；

(2)摩托車落地時(shí)速度的大?。?/p>

(3)摩托車沖上高臺(tái)過(guò)程中克服阻力所做的功。答案A2.如圖所示，木盒中固定一質(zhì)量為m的砝碼，木盒和砝碼在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距離后停止?，F(xiàn)拿走砝碼，而持續(xù)加一個(gè)豎直向下的恒力F(F＝mg)，若其他條件不變，則木盒滑行的距離(

) A.不變 B.變小 C.變大 D.變大變小均可能答案B3.(2016·浙江金華學(xué)考模擬)如圖所示，粗糙的AB水平面與豎直平面內(nèi)的光滑彎曲軌道BC在B點(diǎn)相接。一小物塊從AB上的D點(diǎn)以初速度v0＝8m/s出發(fā)向B點(diǎn)滑行，DB長(zhǎng)為L(zhǎng)＝12m，小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10m/s2，求： (1)小物塊滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB； (2)小物塊沿彎曲軌道上滑的最大高度h。答案(1)4m/s(2)0.8m4.如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定一半徑

R為2m、圓心角為120°的光滑圓弧 軌道BEC，其中點(diǎn)E是最低點(diǎn)。在B、

C兩端平滑、對(duì)稱地連接AB、CD兩 段粗糙直軌道，直軌道上端A、D與最低點(diǎn)E之間的高度差h均為2.5m?，F(xiàn)將質(zhì)量為0.01kg的小物塊由A點(diǎn)靜止釋放，物塊與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25，取g＝10m/s2。求： (1)小物塊從靜止釋放到第一次過(guò)E點(diǎn)時(shí)重力做的功； (2)小物塊第一次通過(guò)E點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大??； (3)小物塊在E點(diǎn)時(shí)受到支持力的最小值。答案(1)0.25J(2)0.23J(3)0.2N5.如下圖甲所示，在傾角為30°的足夠長(zhǎng)的光滑斜面AB的A處連接一粗糙水平面OA，OA長(zhǎng)為4m。有一質(zhì)量為m的滑塊，從O處由靜止開(kāi)始受一水平向右的力F作用。F只在水平面上按圖乙所示的規(guī)律變化