湖南省高考歷史一輪復(fù)習(xí) 第5章第2節(jié)動能和動能定理課件 粵教版

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1、 第第2節(jié)節(jié)動能和動能定理動能和動能定理【例1】如圖521所示，質(zhì)量為m的物體在力F作用下沿斜面向上運動，設(shè)物體初速度為v0、末速度為vt、斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為，斜面的傾角為，物體發(fā)生的位移為s.求合外力做功與動能變化的關(guān)系對動能及動能定理的理解 圖521220220220kkkk0sincos221122ttttFFmgmgmavvasvvFmamsF smvmvEWEEE 合合合合對物體進行受力分析如圖所示，其合力為：由運動學(xué)公式得：由式得：則有：合外力所做的功等于各外力所做功的代和】數(shù)【解析【點評】 要注意的是Ek表示動能的增量，動能不一定增加 所有外力對物體所做的總功，這些力對物

2、體所做功的代數(shù)和等于物體動能的增量求解時先求每個力所做的功，再代數(shù)求和；也可以先將物體的外力進行合成，求出合外力后，再求總功【例2】如圖522所示，某滑板愛好者在離地h=1.8m高的平臺上滑行，水平離開A點后落在水平地面的B點其水平位移s1=3m.著地時由于存在能量損失，著地后速度變?yōu)関=4m/s，并以此為初速度沿水平地面滑行s2=8m后停止已知人與滑板的總質(zhì)量m=60kg.求：(1)人與滑板在水平地面滑行時受到的平均阻力大??；(2)人與滑板離開平臺時的水平初速度(空氣阻力忽略不計，g=10m/s2) 動能定理的簡單應(yīng)用 圖522 22222021010110260 4N60N22 82123

3、m/s5m/s22 1.810ffsmvmvfsvthgtsv tsvhg設(shè)滑板在水平地面滑行時受到的平均阻力為 ，根據(jù)動能定理有 解得人和滑板一起在空中做平拋運動，設(shè)初速為 ，飛行時間為 ，根據(jù)平拋運動規(guī)律有，由上兩式解得【解析】【點評】 此題用牛頓第二定律也可以求解，但用動能定理求解會使問題變得簡單 動能定理解題的一般步驟： (1)選取研究對象 (2)明確運動過程，分析研究對象的受力情況和過程中各個力的做功情況：一共受到哪些力的作用，哪些力不做功，哪些力做正功，哪些力做負功若不能確定做正功還是負功的，用W來代替就可以了 (3)明確運動過程的初、末狀態(tài)，求出初、末狀態(tài)的動能 (4)根據(jù)動能定

4、理列出方程求解 1對動能定理W總=Ek2Ek1理解不準(zhǔn)確 2在計算合力做功時不能正確進行受力分析，錯誤地認(rèn)為所有外力都對物體做功，還存在忘掉對重力是否做功進行分析的現(xiàn)象 3計算初動能和末動能的參考系選擇不統(tǒng)一，研究問題的過程不清【例3】如圖523所示，一根長L的輕繩，一端固定在O點，另一端拴著質(zhì)量為m的小球，將繩拉直，使之與水平方向向上成30角，然后將小球由靜止釋放，使小球在豎直平面內(nèi)運動當(dāng)小球達到最低點時，繩上的拉力為多大？圖523221(1 sin30 )024mgLmvvFmgmLFmg 拉拉小球從釋放到到達最低點的過程中，由動能定理得： 小球在最低點時，由牛頓第二定律得： 所以小球達到

5、最低點時，繩上的拉力為【錯解】【錯解原因】 小球在下落過程前期，做自由落體運動，當(dāng)繩子拉直時會發(fā)生突變，損失一部分機械能，然后以L為半徑做圓周運動2()102CCmgLmv設(shè)小球由靜止釋放做自由落體運動到 點時繩子被拉直 如圖所示 ，在這一過程中，由動能定理得： 【正解】222cos3011(1 cos60 )223.5.CxCACxAvvCAmgLmvmvvFmgmLFmg 拉拉 繩子被拉直后，小球具有與繩子垂直方向的速度，大小為從 點運動到最低點 的過程中，由動能定理得： 小球在最低點時，由牛頓第二定律得： 所以小球達到最低點時，繩上的拉力為【糾錯心得】 正確分析物理過程是運用物理規(guī)律的關(guān)

6、鍵，有些過程極短(如：碰撞、細繩繃緊)，發(fā)生時大都有機械能損失，因此，對于包含這些極短過程問題，若以物體運動的全過程為研究對象，機械能可能不守恒，但以其中的某一階段為研究對象，機械能卻可能守恒題型一運用動能定理求變力做功題型一運用動能定理求變力做功524()AsinBcosC(1 cos )D(1 sin )mLFFFLFLmgLmgL如圖所示，質(zhì)量為 的小球用長為 的細線懸掛且靜止在豎直位置，現(xiàn)用水平力 將小球緩慢地拉到與豎直方向成夾角 的位置，求在此過程中，拉力 做的功為 【例4】圖524【解析】 小球受到重力、水平力、繩子拉力的作用，因為繩子的拉力始終沿繩子，并與運動方向垂直，所以該力不

7、做功“緩慢”的過程，可以認(rèn)為小球每一時刻都處于平衡狀態(tài)，動能沒有變化運用動能定理：mgL(1cos)+W=0，故W=mgL(1cos)，C正確【答案】C【思維拓展】許多同學(xué)錯誤地直接用功的定義式求解，得到A答案，因為過程“緩慢”，則每一時刻都可以看成是平衡態(tài)，那么F就不可能是恒力，因此用定義或直接求解是錯誤的 跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1如圖525所示，BC是一條平直軌道，C點距B點的距離為s=3.0m；AB是一條豎直平面內(nèi)的圓形軌道，軌道長為1/4圓周，其中A比B高h=80cm.有一個質(zhì)量為m=1kg的物體從靜止開始沿AB軌道滑下，測得它經(jīng)過B點的速度為vB=2.0m/s，當(dāng)滑行到C點處停止求：(1)

8、物體在AB軌道上受到的平均阻力f；(2)物體在BC軌道上的動摩擦因數(shù).圖525【解析】 由于物體在圓弧AB軌道上運動時，沿圓弧切線方向合力不為零，產(chǎn)生切向加速度，所以物體做變速曲線運動；滑動摩擦力的大小也在變化，無法用牛頓第二定律求解，但是可以用動能定理來求解 1112fABWRf 物體在軌道上運動時，對物體受力分析如圖所示，其中重力做正功，彈力總是垂直軌道不做功，平均阻力做負功，因阻力方向總是沿切線方向，阻力方向上各元功的總和1kkk2k21211021211022(2)2 9.8 0.84N4.6N0.8 3.14BAABBBBmgRRfEEEEmvmgRRfmvmgRvfR 根據(jù)動能定理

9、：， 2kk222kk2221021400.68.222 9.8 3CBBBCBBBCf sEEfNmgEmvEvmgsmvgs物體在水平軌道上運動時受力如圖所示，此時重力、彈力不做功，滑動摩擦力做負功 根據(jù)動能定理：，【例5】如圖526所示，一個物體從斜面上高h處由靜止滑下并緊接著在水平面上滑行一段距離后停止，量得停止處與開始運動處的水平距離為s，不考慮物體滑至斜面底端與水平面交接處的能量損失，并認(rèn)為斜面與水平面對物體的動摩擦因數(shù)相同，求動摩擦因數(shù). 題型二功能關(guān)系的理解題型二功能關(guān)系的理解圖526【切入點】本題考查動能定理的應(yīng)用選什么過程進行研究？物體在這一過程中受哪些力作用？哪些力對物體

10、做功？做正功還是做負功？這一過程的動能變化怎樣？這是應(yīng)用動能定理需要考慮的2.1sincos2LLvmgLmgLmv設(shè)在斜面滑行距離為 ，在水平面上滑過的距離為解法一：分段處理法設(shè)到達斜面底端時的速度為 ，在斜面上運動的過程中，根據(jù)動能定理： 在水平面上運動的過程中，根據(jù)動【解析】能定理：2102sin( cos)cossinmg LmvmgLmg LLLLshLhs 聯(lián)立得：因，所以k0sincos0sin( cos)EmgLmgLmgLmgLmg LLhs 解法二：全過程分析法： 滑塊從靜止開始運動，最后又停止于平面上，在全過程中，其動能的變化，所以全過程中外力所做的總功為零 由動能定理：

11、 整理得： 可得：【思維拓展】對這種多過程問題，既可以分段利用動能定理列方程求解，也可以對全過程利用動能定理列方程求解，解題時可根據(jù)具體情況選擇使用，一般情況下，對全過程列方程簡單些 另外，本題的兩個結(jié)論可以記憶：本題的情景是“物體在運動過程中初、末狀態(tài)的動能相等”，那么這個過程中“動力對物體做的正功，等于物體克服阻力做的功”，物體從斜面上滑到水平面上克服摩擦力做的功Wf=mg(Lcos+L)=mgs，與斜面傾角無關(guān)跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2如圖527所示，DO是水平面，AB是斜面初速為v0的物體從D點出發(fā)沿DBA滑動到頂點A速度剛好為零如果斜面改為AC(C點在OD之間，圖中未畫出)已知物體與斜面和水

12、平面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零，讓物體從D點出發(fā)沿DCA滑動到A且速度剛好為零，則物體具有的初速度( )A一定等于v0 B一定大于v0C一定小于v0 D決定于斜面的傾角大小圖527A【解析】 設(shè)物體經(jīng)過的水平面長為l1，斜面長為l2，斜面傾角為，動摩擦因數(shù)為.則物體由D到A克服摩擦阻力做的功W=mgl1+mgl2cos=mg(l1+l2cos)，不難發(fā)現(xiàn)括號內(nèi)兩項之和就是OD的長度因此物體由D到A克服摩擦阻力做的功跟轉(zhuǎn)折點(B或C)的位置無關(guān)對物體從D到A的全過程用動能定理：兩次克服重力做的功和克服摩擦阻力做的功都是相同的，因此兩次的動能變化也相同本題選A.1.(雙選)(2011全國理綜

13、)電磁軌道炮工作原理如圖528所示待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(可視為勻強磁場)，磁感應(yīng)強度的大小與I成正比通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的方法是( )A只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍B只將電流I增加至原來的2倍C只將彈體質(zhì)量減至原來的一半D將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其他量不變答案：BD圖5282212.2BD.BIlLkI lLmvBkIvm主要考查動能定理利用動能定理有，解得所以正確

14、解答案是【析】2.(2010上海卷)如圖529所示，傾角=37，質(zhì)量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，質(zhì)量m=2kg的木塊置于斜面頂端，從靜止開始勻加速下滑，經(jīng)t=2s到達底端，運動路程L=4m，在此過程中斜面保持靜止(sin37=0.6，cos37=0.8，g取10m/s2)，求：(1)地面對斜面的摩擦力大小與方向；(2)地面對斜面的支持力大小；(3)通過計算證明木塊在此過程中滿足動能定理圖529 11221111111sincos012m/s28N16Nsincos3.2N(sincos3.2N)mgfmamgNsatafNffNfffNf 隔離法：對木塊：，因為，得所以，對斜面：設(shè)摩擦

15、力 向左，則，方向向左如果設(shè)摩擦力 向右，則，同樣方向【析】向左解 11122k2cossin67.6N3sin48J32J16J1116J22()GfGfNMgNfWmghmgLWf LWWWEmvm at 地面對斜面的支持力大小木塊受兩個力做功 重力做功： 摩擦力做功： 合力做功或外力對木塊做的總功： 動能的變化 所以，合力做功或外力對木塊做的總功等于動能的變化 增加 ，證畢3.(雙選)(2010汕頭模擬)如圖5210所示，水平面上B點左側(cè)都是光滑的，B點右側(cè)都是粗糙的質(zhì)量為M和m的兩個小物塊(可視為質(zhì)點)，在光滑水平面上相距L以相同的速度向右運動，它們在進入粗糙區(qū)域后最后靜止若它們與粗糙

16、水平面間的動摩擦因數(shù)相同，設(shè)靜止后兩物塊間的距離為s，M運動的總時間為t1、m運動的總時間為t2，則以下說法正確的是( )A若M=m，則s=LB無論M、m取何值，總是s=0C若M=m，則t1=t2D無論M、m取何值，總是t1t2 答案：BD圖5210221022BDvmgsmvsgvtgm由動能定理，則，可見，它們在粗糙部分的位移是一樣的，而光滑部分不會改變它們的速度，所以 正確在粗糙部分的運動時間，粗糙部分的運動時間是相同的，但 在光滑部分運動的時間比較長【析】，解正確4.(2010?？谑懈呷{(diào)研)輪滑運動員與滑輪總質(zhì)量為M，運動員手托著一個質(zhì)量為m的彩球，在半圓形軌道上及空中進行表演，如圖

17、5211所示運動員從半圓軌道邊緣a由靜止開始下滑，沖上軌道另一邊等高點b后繼續(xù)豎直上升，到達最高點時立即豎直上拋手中的彩球彩球從手中拋出到最高點時間t恰等于運動員離開b點運動到最高點時的時間設(shè)在半圓形軌道運動過程中需要克服阻力做功為Wf，不計空氣阻力求：(1)人拋出彩球時對彩球所做的功；(2)人在圓形軌道中所做的功圖5211 122 21222 21112221212mffvgtWmvmg tbvgtWWMm vWWMm g t人人拋出時球的初速度人沖出 點的速度由動能定理得：【解析】5.汽車質(zhì)量為5103kg，發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車所受阻力恒為車重的0.1倍，如果汽車從靜止開始以0

18、.5m/s2的加速度做勻加速直線運動，功率達到最大后又以額定功率運動了一段距離后汽車達到了最大速度，在整個過程中，汽車運動了125m.在這個過程中，曉麗同學(xué)認(rèn)為：F=ma+f=7500N，牽引力做的功為W=Fs=7500125J=9.375105J，你認(rèn)為曉麗的解法對嗎，如果不對，應(yīng)如何求汽車發(fā)動機的牽引力做的功？42250.15000N6 10 m/s12m/s50001 0219.85 10 J2FWFsfmgPvfWfsmvWmvfs曉麗同學(xué)的做法中，第一步是正確的，但力是汽車做勻加速運動時的牽引力，當(dāng)汽車以額定功率行駛時，牽引力是變力，做功不能用來計算 正確的解法是： 汽車所受的阻力為汽車行駛的最大速度為根據(jù)動能定理析】得【解