2022年高三物理_动能和动能定理知识点解析解题方法考点突破例题分析达标测试.docx
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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -【本讲主要内容 】动能和动能定理什么是动能?如何运算物体的动能?动能定理的内容是什么?如何使用动能定理?明确使用动能定理的优越性和局限性.【学问把握】【学问点精析 】(一)什么是动能?1. 懂得动能的概念第一应在头脑中建立能的概念,粗浅的说, 假如一个物体能够对外做功,我们就说物体具有能量,能量有各种不同的形式.如动能、势能、内能、电能等等.各种不同形式的能可以通过做功来相互转化,能转化多少通过功来度量,即功是能转化的度量.既然功与能的关系如此亲密,就用做功过程来讨论物体的动能,具有能量的物体可以对外做功
2、,那么,做功也可以转变物体动能.v1v2mFmFS2. 为了加深对动能及动能定理的懂得,我们须回忆一下动能表达式的由来与动能定理的推导过程.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_设物体质量为m ,初速度为v1 ,在与运动方向相同的恒力作用下发生一段位移s,速度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_增加到v 2 ,在这一过程中,力F 所做的功 WFs ,依据牛顿其次定律有Fma,依据匀可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_vv21加速运动的公式222as 有 s22vv2
3、1 ,由此可得2a可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_WFs22vvma212a1 mv 2221 mv 212可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即W1 mv 21 mv 21可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2221可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_从上式可以看出力F 做功导致1 mv这个量发生变化,在物理学中就把221 mv 2 表示为2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_物体的动能.用Ek 表示即 Ek1 mv 2 .2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3. (
4、 1)定义物体由于运动而具有的能叫动能.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_( 2)动能的表达式是:E k表示物体的速率)1 mv 22(式中Ek 表示物体的动能,m 为物体的质量,v可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_( 3)动能是标量:动能只有大小,没有方向,是个标量.动能定义式中的v 是物体具有的速率,动能恒为正值.( 4)动能的单位,从表达式看动能的单位是由质量和速度单位来确定的.在国际单位可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 23 页 - - - - - - - - - -可编
5、辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -制中,动能单位是千克(米/秒) 2,由于 1 千克米 2/秒 2=1 牛 1 米 =1 焦( J)所以动能的单位与功的单位相同.( 5)动能具有相对性:物体运动的速度大小与选定的参照物有关,相对于不同的参照物,物体具有不同的速度,因此也就具有不同的动能.( 6)动能是状态量:物体的动能与物体在某一时刻具有的速度相对应,即与物体在某一时刻的运动状态相对应,动能是状态量.(二)动能定理:有了动能的表达式(1)式可以表示为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1. WEEE
6、kkk21( 2)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 内容:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.说明 W 表示外力的总功,运算方法有两种方式:一种是先求物体所受合外力,再用功的公式求总功, 另一种方式是先运算各个力对物体所做的功,然后再求它们的代数和,这种方法不局限于要求各个力必需在同一时间,同一方向同一位移中作用于物体,即某过程的不同位移中受到的外力可以不同,它比第一种方法更具有普遍性.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_kkEE2E表示末动能与初动能的差(动能的增量) 外力总功为正时 (E0 )kk1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_物体动能
7、增加,外力做功为负时(0)物体的动能削减.动能定理不仅适用于恒力做功,也适用于变力做功,物体所受外力是指一切外力,包括重力、弹力、摩擦力等.在电磁问题中动能定理也经常是一条重要而简捷的解题途径.3. 动能定懂得题的一般步骤:确定讨论对象,明确它的运动过程.对物体进行受力分析,明确各个力是否做功,是正功仍是负功.确定初状态与末状态的动能.应用动能定理列方程求解:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_列式时要把各已知功的如是未知功,就用代号正负号代入运算W代入.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4. 动能定理的优越性和局限性.应用动能定理只考虑初、末状态, 没有守恒条件的限
8、制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响,所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可由动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律简捷.应用动能定理,只能求出速度大小,不能确定速度方向,也不能直接运算运动时间,因此,必需借助动量定理和其他方法.用动能定理可以处理变力做功问题:在某些问题中, 由于力 F 大小变化, 所以不能直接由WFs cos 求出变力F 做功的值,此时可由其做功的结果物体动能变化来求变力F 所做的功.( 变力的功只能用代号W 表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_示不能写成Fs cos)可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_用动能定理
9、处理较复杂运动过程的问题.物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加速, 减速过程) 此时可以分段考虑也可以对全程考虑,但如能对整个过程列式就可使问题简化.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在把各个力做的功代入公式:W1W 2W31 mv 22Wn212mv 1 时, 要把它们2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 23 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳
10、 - - - - - - - - - - - -的数值连同符号代入.解题时要分清各过程中各力做功的情形.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_【解题方法指导 】例 1. 质量为 m 的物体以速度v 0 竖直向上抛出, 物体落回到的面时,速度大小为3v 0(设4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_物体在运动过程中所受空气阻力大小不变),求:( 1)物体运动过程中所受空气阻力的大小.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_( 2)物体以初速度2v 0 竖直上抛时最大高度,如物体落的时碰撞过程中无能量缺失,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_求物体运动的总路
11、程.解析: 此题给出了运动的始末状态,只要明确运动过程中各力做功情形,即可用动能定理求解.( 1)设物体到达的最大高度为h,受空气阻力为f ,就由动能定理得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_上升阶段mghfh01 mv 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0下降阶段mghfh201 m 3 v 20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_24可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由式得mgfmgf16 ,f97 mg 25可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_( 2)设上升的最大高度为1h
12、,就由动能定理得2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mgh7fh 0m2v 0 225v 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_将 fmg 代入上式得h 25016g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_物体从抛出到停止时,设总路程为S,就由动能定理得fS012m2v 0 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_02mv 20S50v 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7 mg7g 25归纳总结: 动能定理只涉及物体运动的始末动能及外力做功,故只需明确物体运动的始末状态,及各外力在运动
13、过程中做功情形,进而求外力做的总功.在解此题仍要留意到重力与阻力做功过程的不同. 重力上升做负功、下降做正功,而阻力总是做负功.例 2. (变力做功)一质量为m 的小球,用长为l 的轻绳悬挂于O 点,小球在水平力F 作用下,从平稳位置P 点很缓慢的移动到Q 点,如下列图,就力F 所做的功为多少?OlFPQ可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 23 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可
14、编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分析: 由于F 随 的变大而变大是变力,不能用W FFs cos来求功,因小球的运动可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_过程是缓慢的, 因而任意时刻都可以看作是平稳状态,小球上升过程只有重力和F 这两个力做功,由动能定理得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_WFmgl 1cos0, WFmgl 1cos可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_归纳总结:( 1)对讨论对象进行受力分析,判定各力做功情形(确定是变力做功,仍是恒力做功)确定初末状态.( 2)留意重力做功与路径无关.例 3. 总质量为M 的列车,沿平直的轨道
15、匀速前进,其质量为m 的车厢中途脱钩.当司机发觉时, 机车已驶过的路程为L ,于是马上关闭油门,撤去牵引力, 设阻力与重力成正比,机车牵引力恒定不变.求列车完全停止时,机车和车厢的距离是多少?可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析:设车厢从脱钩到停止的位移为s1 ,机车从发觉脱钩到停止位移为s2 ,牵引力为 F.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_机车从发觉脱钩后只受到阻力f ,列出动能定理方程: (阻力与重力的比例系数k)Ls2s1s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_对于车厢:kmgs1012mv 02可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_对
16、于机车脱钩后的全过程:12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_FLk MmgLs2 Mm v 02可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于列车原先为匀速,所以FkMg可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_sLs 2s1 ,即 Ls2s1s把代入有12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_kMgL式有kg Mms1sM2m v 0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_MLMms1m s1msMm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Mm
17、s1M MLsms1sML可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Mm归纳总结: 用动能定懂得答此题可不涉及机车脱钩前后运动情形变化的详细细节,只须分清全过程的始末状态的动能,并留意全过程中的各阶段有几个力做功,进而求出全程总功,即可列方程求解.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 23 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -例 4. 如下列图是一个横截面为半圆,半径为R 的光滑
18、柱面,一根不行伸长的细线两端分可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_别系物体A 、B,且 m A2m B2m ,由图示位置从静止开头释放A 物,当物体B 到达半可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_圆顶点时,求绳的张力对物体B 所做的功.NFBBGRFA AG解析: 对 B 物体受力情形进行分析,绳的张力F 随 B 物体上升的高度而变化,且A 、B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_两物体又是变加速运动,所以力F 的变化比较复杂.不能直接由Fs cos求出,由于绳不行可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_
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