【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第5章 第2课时 动能动能定理课件 人教大纲版.ppt

考考 纲纲 要要 求求三三 年年 考考 情情热热 点点 考考 向向考点考点要求要求2007年年2008年年2009年年动能、动能、做功与做功与动能改动能改变的关变的关系系(动能动能定理定理)山东理综山东理综(T24计算计算)宁夏理综宁夏理综(T23计算计算)上海物理上海物理(T12选择选择)山东理综山东理综(T17选择选择)广东理基广东理基(T11选择选择)广东物理广东物理(T20计算计算)上海卷上海卷(T20计算计算)辽宁、宁夏辽宁、宁夏(T24计算计算)安徽卷安徽卷(T24计算计算)动能定理是高考考查的动能定理是高考考查的重点之一，每年高考中重点之一，每年高考中必有这方面的试题，而必有这方面的试题，而且常常与平抛运动、圆且常常与平抛运动、圆周运动、电场等知识综周运动、电场等知识综合，试题的情景常常是合，试题的情景常常是物理过程较复杂的，大物理过程较复杂的，大大增加了试题的难度大增加了试题的难度.第第2 2课时课时 动能动能 动能定理动能定理1定义：定义：物物体由于体由于 而具有的能而具有的能2公式：公式：Ek . 3单位：单位： ，1 J1 Nm1 kgm2/s2.4矢标性：矢标性：动动能是能是 ，只有正值，只有正值5动动能是能是 ，因为，因为v是瞬时速度是瞬时速度运动运动焦耳焦耳标量标量状态量状态量可以从以下几个方面全面理解动能的概念可以从以下几个方面全面理解动能的概念1动动能是标量动能的取值可以为正值或零，但不会为负值能是标量动能的取值可以为正值或零，但不会为负值2动能是状态量，描述的是物体在某一时刻的运动状态速度变化时，动能是状态量，描述的是物体在某一时刻的运动状态速度变化时， 动能不一定变化，但动能变化时，速度一定变化动能不一定变化，但动能变化时，速度一定变化3动能具有相对性由于瞬时速度与参考系有关，所以动能具有相对性由于瞬时速度与参考系有关，所以Ek也与参考系有关，也与参考系有关， 在一般情况下，如无特殊说明，则认为取大地为参考系在一般情况下，如无特殊说明，则认为取大地为参考系4物体的动能不会发生突变，它的改变需要一个过程，这个过程就是外力对物体的动能不会发生突变，它的改变需要一个过程，这个过程就是外力对 物体做功的过程或物体对外做功的过程物体做功的过程或物体对外做功的过程1. 光光滑水平面上静止的物体，受到一个水平拉力滑水平面上静止的物体，受到一个水平拉力F作用开始运动，拉力随时间变作用开始运动，拉力随时间变化如图化如图521所示，用所示，用Ek、v、x、P分别表示物体的动能、速度、位移和水平分别表示物体的动能、速度、位移和水平拉力的功率，下列四个图象分别定性描述了这些物理量随时间变化的情况，其拉力的功率，下列四个图象分别定性描述了这些物理量随时间变化的情况，其中正确的是中正确的是()图图521解析：解析：因因拉力恒定拉力恒定a ，所以，所以vat t，B项正确，又因项正确，又因PFvFat ，所以，所以D项正确，因项正确，因Ek 所以所以A项错，项错，因因s ，所以，所以C项错误项错误答案：答案：BD1内容：内容：所所有外力对物体做的有外力对物体做的 (也叫合外力的功也叫合外力的功)等于等于 物体物体 的变化的变化2表达式：表达式：W总总Ek2Ek1 . 总功总功动能动能一、对动能定理的理解一、对动能定理的理解1动动能定理中所说的能定理中所说的“外力外力”，是指物体受到的所有力，包括重力，是指物体受到的所有力，包括重力2位移和速度：必须是相对于同一个参考系的，一般以地面为参考系位移和速度：必须是相对于同一个参考系的，一般以地面为参考系3动能定理适用范围：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、动能定理适用范围：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、 同时做功、分段做功各种情况均适用同时做功、分段做功各种情况均适用4动能定理既适用于一个持续的过程，也适用于几个分段过程的全过程动能定理既适用于一个持续的过程，也适用于几个分段过程的全过程5动动能定理公式中等号的意义能定理公式中等号的意义等号表明合力做的功与物体动能的变化有以下三个关系：等号表明合力做的功与物体动能的变化有以下三个关系：(1)数量相等即通过计算物体动能的变化，求合力的功，进而求得某一力的数量相等即通过计算物体动能的变化，求合力的功，进而求得某一力的功功(2)单位相同，都是焦耳单位相同，都是焦耳(3)因果关系：合外力的功是物体动能变化的原因因果关系：合外力的功是物体动能变化的原因在一般情况下，用牛顿第二定律和运动学知识可以解决的问题，都在一般情况下，用牛顿第二定律和运动学知识可以解决的问题，都可以用动能定理解决，并且方法更简捷反之则不一定，因此应该可以用动能定理解决，并且方法更简捷反之则不一定，因此应该有主动应用动能定理分析问题的意识有主动应用动能定理分析问题的意识二、运用动能定理须注意的问题二、运用动能定理须注意的问题1应应用动能定理解题时，在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的用动能定理解题时，在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的细节，只需考虑整个过程的功及过程始末的动能细节，只需考虑整个过程的功及过程始末的动能2若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑，也可整个过程考若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑，也可整个过程考虑但求功时，有些力不是全过程都起作用的，必须根据不同的情况分别对待求虑但求功时，有些力不是全过程都起作用的，必须根据不同的情况分别对待求出总功，计算时要把各力的功连同符号出总功，计算时要把各力的功连同符号(正负正负)一同代入公式一同代入公式2两两辆汽车在同一平直路面上行驶，它们的质量之比辆汽车在同一平直路面上行驶，它们的质量之比m1 m21 2，速度之比，速度之比v1 v22 1.当两车急刹车后，甲车滑行的最大距离为当两车急刹车后，甲车滑行的最大距离为l1，乙车滑行的最大，乙车滑行的最大距离为距离为l2，设两车与路面间的动摩擦因数相等，不计空气阻力，则，设两车与路面间的动摩擦因数相等，不计空气阻力，则()Al1 l21 2 Bl1 l21 1 Cl1 l22 1 Dl1 l24 1解析：解析：由由动能定理，对两车分别列式动能定理，对两车分别列式F1l10 ，F2l20 ，F1m1g，F2m2g.由以上四式联立得由以上四式联立得l1 l24 1故选项故选项D是正确的是正确的答案：答案：D【例【例1】 如如图图522所示，质量为所示，质量为m的小车在水平恒力的小车在水平恒力F推动下，从山坡推动下，从山坡(粗糙粗糙)底部底部A处由静止起运动至高为处由静止起运动至高为h的坡顶的坡顶B，获得速度为，获得速度为v，AB之间之间的水平距离为的水平距离为s，重力加速度为，重力加速度为g.下列说法正确的是下列说法正确的是()图图522A小车克服重力所做的功是小车克服重力所做的功是mghB合外力对小车做的功是合外力对小车做的功是 mv2C推力对小车做的功是推力对小车做的功是 mv2mghD阻力对小车做的功是阻力对小车做的功是 mv2mghFs解析：解析：小小车克服重力做功车克服重力做功WGhmgh，A选项正确；由动能定理小车受到选项正确；由动能定理小车受到的合力做的功等于小车动能的增加，的合力做的功等于小车动能的增加，W合合Ek mv2，B选项正确；由动选项正确；由动能定理，能定理，W合合W推推W重重W阻阻 mv2，所以推力做的功，所以推力做的功W推推 mv2W阻阻W重重 mv2mghW阻阻，C选项错误；阻力对小车做的功选项错误；阻力对小车做的功W阻阻 mv2W推推W重重 mv2mghFs，D选项正确选项正确答案：答案：ABD用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，以便更准确地理解物理过程和各量关析，并画出物体运动过程的草图，以便更准确地理解物理过程和各量关系有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，在计算外力做功时更系有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，在计算外力做功时更应引起注意应引起注意11如如图图523所示，质量为所示，质量为M、长度为、长度为L的木板静止在光滑的水平面上，质的木板静止在光滑的水平面上，质量为量为m的小物体的小物体(可视为质点可视为质点)放在木板上最左端，现用一水平恒力放在木板上最左端，现用一水平恒力F作用在小作用在小物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动已知物体和木板之间的摩擦物体上，使物体从静止开始做匀加速直线运动已知物体和木板之间的摩擦力为力为Ff.当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为当物体滑到木板的最右端时，木板运动的距离为s，则在此过程中，则在此过程中()A物体到达木板最右端时具有的动能为物体到达木板最右端时具有的动能为(FFf)(Ls)B物体到达木板最右端时，木板具有的动能为物体到达木板最右端时，木板具有的动能为FfsC物体克服摩擦力所做的功为物体克服摩擦力所做的功为FfLD物体和木板增加的机械能为物体和木板增加的机械能为Fs图图523解析：解析：由由题意画示意图可知，由动能定理对小物体：题意画示意图可知，由动能定理对小物体：(FFf)(Ls) mv2，故，故A正确对木板：正确对木板：Ffs Mv2，故，故B正确物块克服摩擦力所正确物块克服摩擦力所做的功做的功Ff(Ls)，故，故C错物块和木板增加的机械能错物块和木板增加的机械能 mv2 Mv2F(Ls)FfL(FFf)LFs，故，故D错错答案：答案：AB【例【例2】 如如图图524所示，所示，AB是倾角为是倾角为的粗糙直轨道，的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨是光滑的圆弧轨道，道，AB恰好在恰好在B点与圆弧相切，圆弧的半径为点与圆弧相切，圆弧的半径为R.一个质量为一个质量为m的物体的物体(可以看可以看作质点作质点)从直轨道上的从直轨道上的P点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动已点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动已知知P点与圆弧的圆心点与圆弧的圆心O等高，物体与轨道等高，物体与轨道AB间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为.求：求：图图524(1)物物体做往返运动的整个过程中在体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程；轨道上通过的总路程；(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点最终当物体通过圆弧轨道最低点E时，对圆弧轨道的压力；时，对圆弧轨道的压力；(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D，释放点距，释放点距B点的距离点的距离L应满足什么条件应满足什么条件解析：解析：(1)因因为摩擦始终对物体做负功，所以物体最终在圆心角为为摩擦始终对物体做负功，所以物体最终在圆心角为2的圆弧上往的圆弧上往复运动对整体过程由动能定理得复运动对整体过程由动能定理得mgRcos mgcos s0，所以总路程为，所以总路程为s (2)对对BE过程过程mgR(1cos ) FNmg 由由得对轨道压力：得对轨道压力：FN(32cos )mg.(3)设物体刚好到设物体刚好到D点，则点，则mg 对全过程由动能定理得对全过程由动能定理得mgLsin mgcos LmgR(1cos ) mv由由得应满足条件：得应满足条件：L 答案：答案：(1)s (2)(32cos )mg(3)L 应用动能定理解题的基本步骤应用动能定理解题的基本步骤1选选取研究对象，明确它的运动过程取研究对象，明确它的运动过程2分析研究对象的受力情况和各力的做功情况：分析研究对象的受力情况和各力的做功情况： 3明确物体在过程的始末状态的动能明确物体在过程的始末状态的动能Ek1和和Ek2.4列出动能定理的方程，进行求解列出动能定理的方程，进行求解21如如图图525所示是某公司设计的所示是某公司设计的“2009”玩具轨道，是用透明的薄壁圆管弯玩具轨道，是用透明的薄壁圆管弯成的竖直轨道，其中引入管道成的竖直轨道，其中引入管道AB及及“200”管道是粗糙的，管道是粗糙的，AB是与是与“2009”管道管道平滑连接的竖直放置的半径为平滑连接的竖直放置的半径为R0.4 m的的 圆管轨道，已知圆管轨道，已知AB圆管轨道半径与圆管轨道半径与“0”字型圆形轨道半径相同字型圆形轨道半径相同“9”管道是由半径为管道是由半径为2R的的 光滑圆弧和半径为光滑圆弧和半径为R的的 光滑圆弧以及两段光滑的水平管道、一段光滑的竖直管道组成，光滑圆弧以及两段光滑的水平管道、一段光滑的竖直管道组成，“200”管道管道和和“9”管道两者间有一小缝隙管道两者间有一小缝隙P，现让质量，现让质量m0.5 kg的闪光小球的闪光小球(可视为质点可视为质点)从从距距A点高点高H2.4 m处自由下落，并由处自由下落，并由A点进入轨道点进入轨道AB，已知小球到达缝隙，已知小球到达缝隙P时的速时的速率为率为v8 m/s，g取取10 m/s2.求：求：图图525(1)小球通过粗糙管道过程中克服摩擦阻力做的功；小球通过粗糙管道过程中克服摩擦阻力做的功；(2)小球通过小球通过“9”管道的最高点管道的最高点N时对轨道的作用力；时对轨道的作用力；(3)小球从小球从C点离开点离开“9”管道之后做平抛运动的水平位移管道之后做平抛运动的水平位移以及小球落地时速度的大小以及小球落地时速度的大小解析：解析：(1)小球小球从初始位置到达缝隙从初始位置到达缝隙P的过程中，由动能定理有：的过程中，由动能定理有：mg(H3R)WF mv20，代入数据得，代入数据得WF2 J.(2)设小球到达最高点设小球到达最高点N时的速度为时的速度为vN，由机械能守恒定律有：，由机械能守恒定律有： mv2mg4R mv在最高点在最高点N时，根据牛顿第二定律有：时，根据牛顿第二定律有：FNmg 联立解得联立解得FN mg35 N，由牛顿第三定律得小球在最高点，由牛顿第三定律得小球在最高点N时对轨道的作用力为时对轨道的作用力为35 N.(3)小小球从初始位置到达球从初始位置到达C点的过程中，由动能定理有点的过程中，由动能定理有mg(HR)WF 0 解得解得vC6.93 m/s小球从小球从C点离开点离开“9”管道之后做平抛运动，管道之后做平抛运动，竖直方向：竖直方向：2R gt2，解得，解得t0.4 s；vgt4 m/s水平方向：水平方向：DEvCt2.77 m所以平抛运动的水平位移为所以平抛运动的水平位移为2.77 m落地时速度的大小为落地时速度的大小为vE 8 m/s.答案：答案：(1)2 J(2)35 N(3)2.77 m8 m/s有一个竖直放置的圆形轨道，半径为有一个竖直放置的圆形轨道，半径为R，由左右两部分组成如图，由左右两部分组成如图526所示，所示，右半部分右半部分AEB是光滑的，左半部分是光滑的，左半部分BFA是粗糙的现在轨道最低点是粗糙的现在轨道最低点A放一个质量放一个质量为为m的小球，并给小球一个水平向右的初速度，使小球沿轨道恰好运动到最高点的小球，并给小球一个水平向右的初速度，使小球沿轨道恰好运动到最高点B，小球在，小球在B点又能沿点又能沿BFA轨道回到轨道回到A点，到达点，到达A点时对轨道的压力为点时对轨道的压力为4mg.求小球求小球由由B经经F回到回到A的过程中克服摩擦力所做的功的过程中克服摩擦力所做的功【考卷实录】【考卷实录】【教师点评】【教师点评】错误之处：错误之处：该该同学误认为小球在同学误认为小球在B点的最小速度为零，点的最小速度为零，把在点把在点B的初速度当成回到的初速度当成回到A点的速度点的速度在由动能定理求克服摩擦力做功时，漏掉了重力做功在由动能定理求克服摩擦力做功时，漏掉了重力做功错因剖析：错因剖析：该该同学把此模型归为球杆模型出现错误，它应属于球绳模同学把此模型归为球杆模型出现错误，它应属于球绳模型型在分析题意时，没有对小球进行受力分析出现漏力在分析题意时，没有对小球进行受力分析出现漏力思路分析：思路分析：AEB 在在B点点mg BFA Wfmg2R FNmg 正确解答：正确解答：小小球在球在B点满足：点满足：mg ，在，在A点满足：点满足：FNmg FN4mg.设克服摩擦力的功为设克服摩擦力的功为Wf ，小球从小球从BFA的过程中由动能定理的过程中由动能定理可得可得2mgRWf ，联立以上几式可得，联立以上几式可得WfmgR. 【反思总结】【反思总结】点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册在以后的学习中，应注意各种模型的特点，加强对在以后的学习中，应注意各种模型的特点，加强对“ “受力分析受力分析” ”问题的练习问题的练习