高考物理一轮复习第五章机械能第2讲动能定理及其应用教案.doc

- 1 - / 13【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第五章机械能第精选高考物理一轮复习第五章机械能第 2 2 讲动讲动能定理及其应用教案能定理及其应用教案知识点一 动能1.定义：物体由于 而具有的能.2.公式：Ek .3.单位： ，1 J1 N·m1 kg·m2/s2.4.标矢性：动能是 ，只有正值，动能与速度的方向 .5.动能的变化：物体 与 之差，即 Ek .答案：1.运动 2.mv2 3.焦耳 4.标量 无关5.末动能 初动能 知识点二 动能定理1.内容：在一个过程中合力对物体所做的功，等于物体在这个过程中 .2.表达式：WEkEk2Ek1 .3.物理意义： 的功是物体动能变化的量度.4.适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于 .(2)既适用于恒力做功，也适用于 做功.(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以 作用.答案：1.动能的变化 2. 3.合力4.(1)曲线运动 (2)变力 (3)分阶段- 2 - / 13(1)运动的物体具有的能量就是动能. ( )(2)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. ( )(3)处于平衡状态的物体动能一定保持不变. ( )(4)做自由落体运动的物体，动能与下落时间的二次方成正比. ( )(5)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化.( )(6)物体的动能不变，所受的合外力必定为零. ( )答案：(1)× (2) (3) (4) (5)× (6)×考点 动能定理的理解1.合外力做功与物体动能的变化间的关系(1)数量关系：合外力做的功与物体动能的变化具有等量代换关系，但并不是说动能变化就是合外力做功.(2)因果关系：合外力的功是引起物体动能变化的原因.(3)量纲关系：单位相同，国际单位都是焦耳.2.标量性：动能是标量，功也是标量，所以整个动能定理是一个标量式，不存在方向的选取问题.当然动能定理也就不存在分量的表达式.例如，以相同大小的初速度不管以什么方向抛出，在最终落到地面速度大小相同的情况下，所列的动能定理的表达式都是一样的.3.相对性：高中阶段动能定理中的位移和速度必须相对于同一个参考系，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系.4.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于求恒力做功也适用于求变力做功.因使用动能定理可由动能的变化来求功，所以动能定理是求变力做功的首选.考向 1 对动能定理的理解- 3 - / 13典例 1 (多选)如图所示，一块长木板 B 放在光滑的水平面上，在 B 上放一物体 A，现以恒定的外力拉 B，由于 A、B 间摩擦力的作用，A 将在 B 上滑动，以地面为参考系，A、B 都向前移动一段距离，在此过程中 ( )A.外力 F 做的功等于 A 和 B 动能的增量B.B 对 A 的摩擦力所做的功，等于 A 的动能增量C.A 对 B 的摩擦力所做的功，等于 B 对 A 的摩擦力所做的功D.外力 F 对 B 做的功等于 B 的动能的增量与 B 克服摩擦力所做的功之和解析 A 物体所受的合外力等于 B 对 A 的摩擦力，对 A 物体运用动能定理，则有 B 对 A 的摩擦力所做的功等于 A 的动能的增量，即B 对；A 对 B 的摩擦力与 B 对 A 的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反，但是由于 A 在 B 上滑动，A、B 相对地的位移不等，故二者做功不等，C 错；对 B 应用动能定理 WFWFfEkB，即WFEkBWFf，就是外力 F 对 B 做的功，等于 B 的动能增量与 B 克服摩擦力所做的功之和，D 对；由前述讨论知 B 克服摩擦力所做的功与 A 的动能增量(等于 B 对 A 的摩擦力所做的功)不等，故 A 错.答案 BD变式 1 如图所示，人用手托着质量为 m 的苹果，从静止开始沿水平方向运动，前进距离 L 后，速度为 v(苹果与手始终相对静止)，苹果与手掌之间的动摩擦因数为 ，则下列说法正确的是( )A.手对苹果的作用力方向竖直向上B.苹果所受摩擦力大小为 mgC.手对苹果做的功为 mv2D.苹果对手不做功- 4 - / 13答案：C 解析：苹果受手的支持力 FNmg、静摩擦力 Ff，合力即手对苹果的作用力，方向斜向上，A 错误；苹果所受摩擦力为静摩擦力，不等于 mg，B 错误；由动能定理可得，手对苹果的静摩擦力做的功 Wmv2，C 正确；苹果对手做负功，D 错误.考向 2 应用动能定理求变力做功典例 2 (2015·海南卷)如图所示，一半径为 R 的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为 m 的质点自轨道端点 P 由静止开始滑下，滑到最低点 Q 时，对轨道的正压力为 2mg，重力加速度大小为 g.质点自 P 滑到 Q 的过程中，克服摩擦力所做的功为 ( )A.mgR B.mgRC.mgRD.mgR解析 在 Q 点质点受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，两力的合力充当向心力，所以有 FNmgm，FN2mg，联立解得 v.下滑过程中，根据动能定理可得 mgRWfmv2，解得 WfmgR，所以克服摩擦力做功为 mgR，C 正确.答案 C变式 2 (2015·新课标全国卷)如图所示，一半径为 R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径 POQ 水平.一质量为 m 的质点自 P 点上方高度 R 处由静止开始下落，恰好从 P 点进入轨道.质点滑到轨道最低点 N 时，对轨道的压力为 4mg，g 为重力加速度的大小.用 W 表示质点从 P 点运动到 N 点的过程中克服摩擦力所做的功.则( )A.WmgR，质点恰好可以到达 Q 点B.W>mgR，质点不能到达 Q 点C.WmgR，质点到达 Q 点后，继续上升一段距离- 5 - / 13D.W0 时动能增加，当 W0 时，末动能大于初动能，动能增加，当 W<0 时，末动能小于初动能，动能减少，故 C 正确；动能定理不仅适用于直线运动，也适用于曲线运动，不仅适用于恒力做功，也适用于变力做功，故 D 错误.2.应用动能定理求变力做功一个质量为 m 的小球，用长为 L 的轻绳悬挂于 O 点，小球在水平拉力 F 作用下，从平衡位置 P 点很缓慢地移动到 Q 点，此时轻绳与竖直方向夹角为 ，如图所示，则拉力 F所做的功为( )B.mgL(1cos )A.mgLcos D.FLcos C.FLsin 答案：B 解析：从 P 缓慢拉到 Q，由动能定理得：WFWG0(因为小球缓慢移动，速度可视为零)，即 WFWGmgL(1cos ).3.变力做功的计算如图所示，质量为 m 的物体与水平转台间的动摩擦因数为 ，物体与转轴相距 R，物体随转台由静止开始转动.当转速增至某一值时，物体即将在转台上滑动，此时转台开始匀速转动(设物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力).则在这一过程中摩擦力对物体做的功是( )B.2mgRA.0D.C.2mgRmgR 2答案：D 解析：物体即将在转台上滑动但还未滑动时，转台对物体的最大静摩擦力恰好提供向心力，设此时物体做圆周运动的线速度为 v，则有 mg，在物体由静止到获得速度 v 的过程中，物体受到的重力和支持力不做功，只有摩擦力对物体做功，由动能定理得 Wmv20，联立解得 WmgR.- 12 - / 134.应用动能定理解决多过程问题(多选)一物体从斜面底端以初动能 E 滑向斜面，返回到斜面底端的速度大小为 v，克服摩擦力做的功为，若物体以初动能 2E 滑向斜面，则( )A.返回斜面底端时的动能为 EB.返回斜面底端时的动能为3E 2C.返回斜面底端时的速度大小为 2vD.返回斜面底端时的速度大小为 v答案：AD 解析：设斜面倾角为 ，斜面对物体的摩擦力为 f，物体以初动能 E 滑向斜面时，在斜面上上升的最远距离为 L1，则根据动能定理，在物体沿斜面上升的过程中有GL1sin fL10E，在物体沿斜面下降的过程中有 GL1sin fL1，联立解得 Gsin 3f.同理，当物体以初动能 2E 滑向斜面时，在物体沿斜面上升的过程中有GL2sin fL202E，在物体沿斜面下降的过程中有GL2sin fL2E，联立解得 EE，故 A 正确，B 错误；由mv2，Emv2，得 vv，故 C 错误，D 正确.5.动能定理和摩擦力做功的计算如图所示，ABCD 是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底 BC 的连接处都是一段与 BC 相切的圆弧，BC 是水平的，其距离 d0.50 m.盆边缘的高度为 h0.30 m.在 A 处放一个质量为 m 的小物块并让其从静止开始下滑.已知盆内侧壁是光滑的，而盆底 BC 面与小物块间的动摩擦因数为 0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到 B 的距离为( )B.0.25 mA.0.50 mD.0C.0.10 m答案：D 解析：设小物块在 BC 段通过的总路程为 s，由于只有水平面上存在摩擦力，则小物块从 A 点开始运动到最终静止的整个过程中，- 13 - / 13摩擦力做功为mgs，而重力做功与路径无关，由动能定理得：mghmgs00，代入数据可解得 s3 m.由于 d0.50 m，所以，小物块在 BC 段经过 3 次往复运动后，又回到 B 点.