2022年高考物理一轮复习-第5章-机械能-基础课时13-动能定理及应用课件.ppt

基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练基础课时基础课时13动能定理及应用动能定理及应用第一页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练知识梳理知识梳理知识点一、动能知识点一、动能1.定义：定义：物体由于物体由于_而具有的能叫动能。而具有的能叫动能。运动运动2.公式：公式：Ek_。3.单位：单位：焦耳焦耳，1 J1 Nm1 kgm2/s2。4.矢标性：矢标性：动能是动能是_，只有正值。，只有正值。5.状态量：状态量：动能是动能是_，因为，因为v是瞬时速度。是瞬时速度。知识点二、动能定理知识点二、动能定理1.内容：内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中_。标量标量状态量状态量动能的变化动能的变化第二页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练3.物理意义：物理意义：_的功是物体动能变化的量度。的功是物体动能变化的量度。合外力合外力思考思考(1)动能定理适用于直线运动，还适用于曲线运动吗？动能定理适用于直线运动，还适用于曲线运动吗？(2)动能定理适用于恒力做功，还适用于变力做功吗？动能定理适用于恒力做功，还适用于变力做功吗？(3)如图所示，物体如图所示，物体(可视为质点可视为质点)从长为从长为L、倾角为、倾角为的光滑斜面顶端的光滑斜面顶端由静止滑下。由静止滑下。物体受几个力作用？各做什么功？怎么求合力的功？物体受几个力作用？各做什么功？怎么求合力的功？如何求物体到达斜面底端时的速度？能用多种方法求解物体如何求物体到达斜面底端时的速度？能用多种方法求解物体到达斜面底端时的速度吗？哪种方法简单？到达斜面底端时的速度吗？哪种方法简单？第三页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练诊断自测诊断自测 1.(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化不一定变化B.动能不变的物体，一定处于平衡状态动能不变的物体，一定处于平衡状态C.如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零零D.物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化答案答案AC第四页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练2.(2016安徽黄山模拟安徽黄山模拟)有一质量为有一质量为m的木块，从半径为的木块，从半径为r的圆弧曲面的圆弧曲面上的上的a点滑向点滑向b点，如图点，如图1所示。若由于摩擦使木块的运动速率保持所示。若由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则以下叙述正确的是不变，则以下叙述正确的是()图图1A.木块所受的合外力为零木块所受的合外力为零B.因木块所受的力都不对其做功，所以合外力做的功为零因木块所受的力都不对其做功，所以合外力做的功为零C.重力和摩擦力的合力做的功为零重力和摩擦力的合力做的功为零D.重力和摩擦力的合力为零重力和摩擦力的合力为零第五页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练解析解析由题可知木块做匀速圆周运动，故合外力提供向心力，不由题可知木块做匀速圆周运动，故合外力提供向心力，不为零，为零，A错误；木块受到的摩擦力对木块做负功，使木块的重力势能减错误；木块受到的摩擦力对木块做负功，使木块的重力势能减小而动能不变，机械能减小，故小而动能不变，机械能减小，故B错误；圆弧面对木块的支持力不错误；圆弧面对木块的支持力不做功，由动能定理可知，重力与摩擦力虽然合力不为零，但合做功，由动能定理可知，重力与摩擦力虽然合力不为零，但合力做功等于木块的动能变化量，而木块动能不变，故二者总功力做功等于木块的动能变化量，而木块动能不变，故二者总功为零，为零，C正确，正确，D错误。错误。答案答案C第六页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练3.一个质量为一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小撞前相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中小球和碰撞过程中小球的动能变化量的动能变化量Ek为为()A.v0 B.v12 m/sC.Ek1.8 J D.Ek10.8 J解析解析取初速度方向为正方向，则取初速度方向为正方向，则v(66)m/s12 m/s，由于，由于速度大小没变，动能不变，故动能变化量为速度大小没变，动能不变，故动能变化量为0，故只有选项，故只有选项B正确。正确。答案答案B第七页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练4.(2016浙江温州十校联考浙江温州十校联考)NBA篮球赛非常精彩，吸引了众多观众。比篮球赛非常精彩，吸引了众多观众。比赛中经常有这样的场面：在临终场赛中经常有这样的场面：在临终场0.1 s的时候，运动员把球投出且准确的时候，运动员把球投出且准确命中，获得比赛的胜利。若运动员投篮过程中对篮球做功为命中，获得比赛的胜利。若运动员投篮过程中对篮球做功为W，出手高，出手高度为度为h1，篮筐的高度为，篮筐的高度为h2，球的质量为，球的质量为m，空气阻力不计，则篮球进筐，空气阻力不计，则篮球进筐时的动能为时的动能为()A.mgh1mgh2W B.mgh2mgh1WC.Wmgh1mgh2 D.Wmgh2mgh1解析解析根据动能定理，球获得初动能根据动能定理，球获得初动能Ek0的过程有的过程有WEk00，球离开，球离开手到进筐时的过程有手到进筐时的过程有mg(h2h1)EkEk0，得篮球进筐时的动能，得篮球进筐时的动能EkWmgh1mgh2，只有选项，只有选项C正确。正确。答案答案C第八页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练考点一动能定理的理解及应用考点一动能定理的理解及应用1.动能定理公式中体现的动能定理公式中体现的“三个关系三个关系”(1)数量关系：即合力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系数量关系：即合力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系。可以通过计算物体动能的变化，求合力做的功，进而求得某一力。可以通过计算物体动能的变化，求合力做的功，进而求得某一力做的功。做的功。(2)单位关系：等式两侧物理量的国际单位都是焦耳。单位关系：等式两侧物理量的国际单位都是焦耳。(3)因果关系：合力的功是引起物体动能变化的原因。因果关系：合力的功是引起物体动能变化的原因。2.对对“外力外力”的理解的理解动能定理叙述中所说的动能定理叙述中所说的“外力外力”，既可以是重力、弹力、摩擦力，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力。也可以是电场力、磁场力或其他力。第九页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练【例【例1】(2015海南单科，海南单科，4)如图如图2，一半径为，一半径为R的半圆形轨道竖直的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点的质点自轨道端点P由静止开始由静止开始滑下，滑到最低点滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为，重力加速度大小为g。质点自。质点自P滑到滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为的过程中，克服摩擦力所做的功为()图图2第十页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案C第十一页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练特别提醒特别提醒应用动能定理的应用动能定理的“四点注意四点注意”(1)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系；以地面或相对地面静止的物体为参考系；(2)动能定理的表达式是一个标量式，不能在某方向上应用动能定理；动能定理的表达式是一个标量式，不能在某方向上应用动能定理；(3)动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度和动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度和时间，比动力学研究方法更简便；时间，比动力学研究方法更简便；(4)当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；当当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；当所求解的问题不涉及中间的速度时，也可以全过程应用动能定理求解所求解的问题不涉及中间的速度时，也可以全过程应用动能定理求解。第十二页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练【变式训练】【变式训练】1.(多选多选)如图如图3所示，电梯质量为所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为，在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到增加到v2时，上升高度为时，上升高度为H，则在这个过程中，下列说法或表达式正，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是确的是()图图3第十三页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练第十四页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案CD第十五页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练考点二动能定理在多过程中的应用考点二动能定理在多过程中的应用1.应用动能定理解题应抓好应用动能定理解题应抓好“两状态，一过程两状态，一过程”“两状态两状态”即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况；即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况；“一一过程过程”即明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情即明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情况和位置变况和位置变化或位移信息。化或位移信息。2.应用动能定理解题的基本思路应用动能定理解题的基本思路第十六页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练【例【例2】(2016甘肃张掖二模甘肃张掖二模)如图如图4，一个质量为，一个质量为0.6 kg的小球以某一初的小球以某一初速度从速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的的A点的切线方向进入点的切线方向进入圆弧圆弧(不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失)。已知圆弧的半径。已知圆弧的半径R0.3 m，60，小球到达，小球到达A点时的速度点时的速度vA4 m/s。g取取10 m/s2，求，求：图图4(1)小球做平抛运动的初速度小球做平抛运动的初速度v0；(2)P点与点与A点的高度差；点的高度差；(3)小球到达圆弧最高点小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。时对轨道的压力。第十七页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练解析解析(1)由题意知小球到由题意知小球到A点的速度点的速度vA沿曲线上沿曲线上A点的切线方向，对速点的切线方向，对速度分解如图所示：度分解如图所示：第十八页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案(1)2 m/s(2)0.6 m(3)8 N，方向竖直向上，方向竖直向上第十九页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练【拓展延伸】【拓展延伸】(1)在在【例【例2】中，求小球经过最低点中，求小球经过最低点B时对轨道的压力大小。时对轨道的压力大小。(2)在在【例【例2】中，若圆弧轨道粗糙，小球恰好能够经过最高点中，若圆弧轨道粗糙，小球恰好能够经过最高点C，求，求此过程小球克服摩擦力所做的功。此过程小球克服摩擦力所做的功。第二十页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案(1)44 N(2)1.2 J第二十一页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练方法提炼方法提炼动能定理在多过程问题中的应用动能定理在多过程问题中的应用(1)对于多个物理过程要仔细分析，将复杂的过程分割成一个一个子对于多个物理过程要仔细分析，将复杂的过程分割成一个一个子过程，分别对每个过程分析，得出每个过程遵循的规律。当每个过过程，分别对每个过程分析，得出每个过程遵循的规律。当每个过程都可以运用动能定理时，可以选择分段或全程应用动能定理，题程都可以运用动能定理时，可以选择分段或全程应用动能定理，题目不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更简单，方便。目不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更简单，方便。(2)应用全程法解题求功时，有些力可能不是全过程都作用的，应用全程法解题求功时，有些力可能不是全过程都作用的，必须根据不同的情况分别对待，弄清楚物体所受的力在哪段位移必须根据不同的情况分别对待，弄清楚物体所受的力在哪段位移上做功，哪些力做功，做正功还是负功，正确写出总功。上做功，哪些力做功，做正功还是负功，正确写出总功。第二十二页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练【变式训练】【变式训练】2.(2015浙江理综，浙江理综，23)如图如图5所示，用一块长所示，用一块长L11.0 m的木板在墙和的木板在墙和桌面间架设斜面，桌子高桌面间架设斜面，桌子高H0.8 m，长，长L21.5 m。斜面与水平桌面。斜面与水平桌面的倾角的倾角可在可在060间调节后固定。将质量间调节后固定。将质量m0.2 kg的小物块从斜的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数10.05，物块与桌，物块与桌面间的动摩擦因数为面间的动摩擦因数为2，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失(重力重力加速度取加速度取g10 m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力；最大静摩擦力等于滑动摩擦力)图图5第二十三页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练(1)求求角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；(用正切值表示用正切值表示)(2)当当角增大到角增大到37时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数摩擦因数2；(已知已知sin 370.6，cos 370.8)(3)继续增大继续增大角，发现角，发现53时物块落地点与墙面的距离最大，求此时物块落地点与墙面的距离最大，求此最大距离最大距离xm。解析解析(1)要使小物块能够下滑必须满足要使小物块能够下滑必须满足mgsin 1mgcos 解得解得tan 0.05(2)物块从斜面顶端下滑到停在桌面边缘过程中物块克服摩擦力做物块从斜面顶端下滑到停在桌面边缘过程中物块克服摩擦力做功功Wf1mgL1cos 2mg(L2L1cos )全过程由动能定理得：全过程由动能定理得：mgL1sin Wf0代入数据解得代入数据解得20.8第二十四页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案(1)tan 0.05(2)0.8(3)1.9 m第二十五页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练考点三与图象相关的动能问题考点三与图象相关的动能问题图象所围图象所围“面积面积”的意义的意义(1)vt图：由公式图：由公式xvt可知，可知，vt图线与坐标轴围成的面积表示图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移。物体的位移。(2)at图：由公式图：由公式vat可知，可知，at图线与坐标轴围成的面积表示物体图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。速度的变化量。(3)Fx图：由公式图：由公式WFx可知，可知，Fx图线与坐标轴围成的面积表示力图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。所做的功。(4)Pt图：由公式图：由公式WPt可知，可知，Pt图线与坐标轴围成的面积表示力图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。所做的功。第二十六页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练【例【例3】如图如图6甲所示，在倾角为甲所示，在倾角为30的足够长的光滑斜面的足够长的光滑斜面AB的的A处处连接一粗糙水平面连接一粗糙水平面OA，OA长为长为4 m。有一质量为。有一质量为m的滑块，从的滑块，从O处处由静止开始受一水平向右的力由静止开始受一水平向右的力F作用。作用。F只在水平面上按图乙所示只在水平面上按图乙所示的规律变化。滑块与的规律变化。滑块与OA间的动摩擦因数间的动摩擦因数0.25，g取取10 m/s2，试求，试求：图图6(1)滑块运动到滑块运动到A处的速度大小；处的速度大小；(2)不计滑块在不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上斜面处的速率变化，滑块冲上斜面AB的长度是多少？的长度是多少？第二十七页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练第二十八页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练反思提升反思提升功能相关图象问题分析的功能相关图象问题分析的“三步走三步走”第二十九页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练【变式训练】【变式训练】3.(多选多选)质量为质量为m的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数为的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为重力加速度为g。用水平力拉物体，运动一段时间后撤去此力，最终物体。用水平力拉物体，运动一段时间后撤去此力，最终物体停止运动。物体运动的停止运动。物体运动的vt图象如图图象如图7所示。下列说法正确的是所示。下列说法正确的是()图图7第三十页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练第三十一页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案BD第三十二页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练1.如图如图8所示，人用手托着质量为所示，人用手托着质量为m的苹果，从静止开始沿水平方向运的苹果，从静止开始沿水平方向运动，前进距离动，前进距离L后，速度为后，速度为v(苹果与手始终相对静止苹果与手始终相对静止)，苹果与手掌之间，苹果与手掌之间的动摩擦因数为的动摩擦因数为，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()图图8第三十三页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案C第三十四页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练2.如图如图9所示，木盒中固定一质量为所示，木盒中固定一质量为m的砝码，木盒和砝码在桌面上以的砝码，木盒和砝码在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止。现拿走砝码，而持续加一定的初速度一起滑行一段距离后停止。现拿走砝码，而持续加一个竖直向下的恒力一个竖直向下的恒力F(Fmg)，若其他条件不变，则木盒滑行的距离，若其他条件不变，则木盒滑行的距离()图图9A.不变不变 B.变小变小C.变大变大 D.变大变小均可能变大变小均可能第三十五页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案B第三十六页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练3.(2015新课标全国卷新课标全国卷，17)如图如图10所示，一半径为所示，一半径为R、粗糙程度处处、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为水平。一质量为m的质的质点自点自P点上方高度点上方高度R处由静止开始下落，恰好从处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点点进入轨道。质点滑到轨道最低点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小为重力加速度的大小。用。用W表示质点从表示质点从P点运动到点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则点的过程中克服摩擦力所做的功。则()图图10第三十七页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练第三十八页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练答案答案C第三十九页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练图图11(1)物体第一次从物体第一次从A点到点到B点过程中克服摩擦力做的功；点过程中克服摩擦力做的功；(2)物体第一次回到斜面的最高位置距物体第一次回到斜面的最高位置距A点的距离；点的距离；(3)物体在斜面上运动的总路程。物体在斜面上运动的总路程。第四十页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练解析解析(1)物体第一次从物体第一次从A点到点到B点过程中克服摩擦力做的功点过程中克服摩擦力做的功WfmgLcos 24 J。(2)设物体第一次回到斜面的最高位置距设物体第一次回到斜面的最高位置距A点的距离为点的距离为x，由动能定理得，由动能定理得mgxsin mg(2Lx)cos 0解得解得x2.4 m。(3)对物体在斜面上运动的全过程，由动能定理得对物体在斜面上运动的全过程，由动能定理得mgLsin mgs总总cos 0解得解得s总总4.5 m。答案答案(1)24 J(2)2.4 m(3)4.5 m1第四十一页，编辑于星期六：一点 四十七分。基础诊断基础诊断考点突破考点突破随堂演练随堂演练第四十二页，编辑于星期六：一点 四十七分。