第2讲 动能定理及其应用.docx
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1、第讲动能定理及其应用教材阅读指导(对应人教版新教材必修第二册页码及相关问题)ID P85动能是标量,有正负吗?提示:动能没有正负。IBP87例题 2。提示:关注例题的运动过程的选取。IBP88练习与应用T3,假设后面还有同样木板,根据什么判断能否穿过?题目中所说的“平均阻力”中“平均”如何理解?提示:根据子弹射穿木板克服阻力需要做的功的大小判断能否继续穿过后面 同样的木 板。“平均”是阻力在运动过程中位移(路程)上的平均。IBP88练习与应用叮5。提示:在脚与足球作用的过程中,脚对足球的作用力是变力,且此力的变化 规律和足球的位移均未知,故不能用功的定义式计算功。设人将足球踢出的过程 中,人对
2、足球做的功为W,人踢足球到足球上升到最大高度的过程中,根据动能 定理有W-mgh = mv2,代入数据解得100 JoIBPioo复习与提高B组T3; T4o提示:T3: (1)加时间内冲击叶片圆面的气流的体积为AYmSo加,又因为S9 AV ?a兀产,古攵a, O兀/7536 m /s。(2)。时间内冲击叶片圆面的气流的动能为&二%八钝2,单位时间内气流的 动能为等=缺% = 1.63X 105 J/S。(3)风力发电机发电的功率P = 汽 = 1.63X 104Wo通过对风力发电情境的分析,培养学生建立流体模型的能力。T4:小木块在斜面上受到的滑动摩擦力Fi =fimgcosd,在水平面上
3、受到的滑位移X变化的关系如下图,那么外力对质点做的功和通过B点时的速度大小为, yjv)+ 3aoLB. 1ngoL + yj3aoL), vo + 73aoLCmaoL,+ 2aoLD. m(aoL + yj3aoL), Vo + y2aoL答案A解析 由图可知质点的加速度随位移均匀变化,那么合力也随位移均匀变化, mao + m-2ao 33合力对质点做的功W合二厂合七=2 L = ynaoL,由动能定理可得亍%。0七二,解得质点通过B点时的速度大小为Ub = 次+ 3aL,应选A。考点3 动能定理在多过程问题中的应用规律总结科学思维梳理1 .当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能
4、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,这样更简便。2 .中选择全部子过程作为研究过程,涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做 功时,要注意运用它们的做功特点:(1)重力做的功取决于物体的初、末位置,与 路径无关;(2)大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力与路程的乘积。例3 (2021全国乙卷)一篮球质量为m= 0.60 kg,一运发动使其从距地面高 度为历=1.8 m处由静止自由落下,反弹高度为必=1.2 m。假设使篮球从距地面必 = 1.5 m的高度由静止下落,并在开始下落的同时向下拍球,球落地后反弹的高度也为1.5 m。假设运发动拍球时对球的作用力为恒力,作
5、用时间为,= 0.20s;该 篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取g= 10 m/s2,不计空气阻力。求:(1)运发动拍球过程中对篮球所做的功;(2)运发动拍球时对篮球的作用力的大小。答案(1)4.5 J (2)9 N解析(1)篮球从高度为加处由静止自由下落的过程中,由动能定理可得 mgh = Eki之后篮球反弹向上运动的过程中,由动能定理可得- mgh2 = 0 - 曷2篮球从高度为丸3处由静止下落,同时向下拍球,在篮球下落过程中,由动能 定理可得W + mgh3 = Ek3在篮球反弹上升的过程中,由动能定理可得-mg/13 = 0 - k4因篮球每次与地面碰撞前后的动能
6、的比值不变,贝惜碧二,联立并代入数据可得W=4.5 Jo(2)因运发动拍球时对球的作用力为恒力,那么拍球时篮球向下做匀加速直线运 动,根据牛顿第二定律可得F + mg = /na在拍球时间内篮球运动的位移为运发动拍球过程中对球做的功为W=Fx联立并代入数据可得方=9 N(尸二- 15 N舍去)。关键能力升华应用动能定理求解多过程问题的基本思路确究象明研对分段对点跟进训练全程3%-%.(斜面上的多过程问题)(2021 .全国甲卷)(多项选择)一质量为根的物体自倾角为。的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为反,向上滑动一Ek段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能
7、为于sina= 0.6,重力加速度大小为g。那么( )A.Ek 物体向上滑动的距离为威B.物体向下滑动时的加速度大小为自C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长答案BC解析 设物体向上滑动的距离为/,与斜面间的动摩擦因数为,对全过程根 据动能定理有mgcosa.24 Ek,对物体向上滑动的过程根据动能定理有-Ekmglsina - jumglcosa = 0 - Ek,联立得/ =蕊, =0.5, A错误,C正确;物体向下滑动时,根据牛顿第二定律有mgsina - jumgcosa = ma滑动时,根据牛顿第二定律有mgsina - jumgcosa
8、= ma下,解得下咚B正确;物体向上滑动时,根据牛顿第二定律有mgsina + zgcosa二根上,可知。上下,由于上滑过程中的末速度为零,下滑过程中的初速度为零,且两过程位移大小均 为/,根据,=;娟,可得上,下,D错误。1 .(多过程问题)如下图,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,直径P。水平,轨道的内外表粗糙。一质量为加的小滑块从P点正上方由静止释放,释放高度为R,小滑块恰好从P点进入轨道。小滑块滑到轨道最低点N时,对轨 道的压力为4mg, g为重力加速度。用W表示小滑块第一次在轨道NQ段运动时克服摩擦力所做的功。贝版丁 川R1A. W= yngR1B. WM7777777777777
9、777777777777777777777777777777777777777777Lm(v-福)加- 明)A,2(5+ L)B -云Sm(v -沆)m(vi 一 加)C 2LD 2(s + L)答案D解析 对子弹根据动能定理:-/(L + s)=;加况-Jn比,解得/ = 甯需,D 正确。5. (2019全国卷III)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重 力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h 在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随力的变化如下图。重力加速度 取10m/s2o该物体的质量为()B. 1.5 kgD. 0.5 kgA. 2k
10、gc. 1kg答案C解析 画出运动示意图如图,设阻力大小为力 据动能定理知,瓦产 36归 ;C,&,=24Jh=3 m八;”下取二72 J M -反二48 JA -8(上升过程):EkB -Eka= - (mg +f)h 。一。(下落过程):EkD-kc=(mg-h ( h 动摩擦力F2=mgQ整个过程中滑动摩擦力做功Wf= -气菽-6合一副I,重h力做功为伍=,叫心由动能定理得WG-Wf=O,联立解得x = 7由此可知,X与 斜面倾角。无关。物理观念电|顾与由建I物理观念1动能1 .定义:物体由于画运动而具有的能。2 .公式:& = |02,/7加。3 .标矢性:动能是两标量,只有正值,动能
11、与速度方向画无关。4 .状态量:动能是厨状态量,因为。是瞬时速度。O 21 0 1力 220 1 - 2= a A5 .相对性:由于速度具有函相对性,所以动能也具有相对性。6 .动能的变化:物体丽末动能与函初动能之差,动能的变化是过程量。物理观念2 动能定理1 .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所|动能的 变化。2.表达式w二四密(2)昨画反2-国。(3)W二|6可/冽涕二品济。3 .物理意义:叵合力的功是物体动能变化的量度。4 .适用范围广泛联立以上两式,解得物体的质量机=1kg, C正确。6 . (2018江苏高考)如下图,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,0 点
12、为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面 向右运动,最远到达8点。在从A到8的过程中,物块()A.加速度先减小后增大8 .经过。点时的速度最大C.所受弹簧弹力始终做正功D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功答案AD解析 物块从A点到。点的过程,弹力逐渐减为零,刚开始弹簧弹力大于摩 擦力,故可分为弹力大于摩擦力过程和弹力小于摩擦力过程:弹力大于摩擦力过 程,合力向右,加速度也向右,由于弹力逐渐减小,摩擦力不变,物块所受合力 逐渐减小,加速度逐渐减小,当弹力等于摩擦力时速度最大,此位置在A点与O 点之间;弹力小于摩擦力过程,合力方向与运动方向相反,弹力减小,摩擦力大
13、 小不变,物块所受合力增大,物块的加速度随弹簧形变量的减小而增大,方向向 左,物块做减速运动;从。点到B点的过程弹力增大,合力向左,加速度继续增 大,A正确,B错误。从A点到。点过程,弹簧由压缩恢复原长,弹力做正功, 从。点到B点的过程,弹簧被拉伸,弹力做负功,故C错误。从A到8的过程 中根据动能定理弹簧弹力做的功等于物块克服摩擦力做的功,故D正确。9 .如下图,斜面A3C竖直固定放置,斜边AC与一光滑的圆弧轨道OEG 相切,切点为D, AD长为L =,,圆弧轨道圆心为O,半径为R, A DOE =e, zEOG = 90, OG水平。现有一质量为相、可视为质点的滑块从A点由静 止下滑,滑块与
14、斜面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,那么关于滑块的运动, 以下说法正确的选项是()AAEA.滑块经过E点时对轨道的最小压力为mg10 滑块下滑后将会从G点飞出C.滑块第二次经过点时对轨道的压力大小为3mgD.D.滑块在斜面上经过的总路程为Rtan。(tan - )答案CD解析 滑块从A点下滑后在A。局部要克服摩擦力做功,那么返回到AO斜面 上时的高度逐渐降低,最终滑块将以E点为最低点、。点为最高点来回滑动,此 时滑块经过E点时对轨道的压力最小,从D点到E点,根据动能定理有mgR(-COS0) =,在 E 点有 N - mg =,联立解得 N = mg(3 - 2cos。),根据牛顿第三定律,
15、滑块经过点时对轨道的最小压力为(3-2cose)ag,故A错误;滑块从A点到G点,由动能定理得:mg(LsinO - RcosO) - fimgcos3-L =品虎,其中L 二R7;一,解得:% = 0,那么滑块下滑后不能从G点飞出,故B错误;设滑块第二 tdn(/ 一4次经过E点时速度大小为。项,对滑块从G点到E点,根据动能定理得:mgR = m-0,解得。项=4荻,滑块第二次到达七点时,根据牛顿第二定律有M - mvi2作=,解得M = 3/叫,根据牛顿第三定律,滑块此时对轨道的压力大小为3/咐故C正确;滑块最终将以点为最低点、。点为最高点来回运动,根据动能定理故D正确。故D正确。Rtan
16、。得:机gLsin(9 一 mgcos夕s总=0 - 0,解得总二而工8.(2021 ,辽宁高考)冰滑梯是东北地区体验冰雪运动乐趣的设施之一。某冰滑 梯的示意图如下图,螺旋滑道的摩擦可忽略;倾斜滑道和水平滑道与同一滑板 间的动摩擦因数相同,因滑板不同满足oWW1.2o。在设计滑梯时,要确保所有游客在倾斜滑道上均减速下滑,且滑行结束时停在水平滑道上,以下七2的组合符合设计要求的是()A.A.一=普3/zo/ 一生L2 - 3攸)3/22()D.3/z hL, L?=一2o 攸)答案CD解析设倾斜滑道的倾角为巴游客在倾斜滑道上做减速运动,那么有 hhmngcosBmgsin。,解得 /tan(9
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- 动能 定理 及其 应用
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