第四章第讲动能动能定理精选文档.ppt

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1、第四章第讲动能动能定理本讲稿第一页，共四十一页解析解析答案答案AC本讲稿第二页，共四十一页(1)定义定义：物体由于：物体由于_而具有的能叫而具有的能叫动动能能(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，只有正值值(5)状态量状态量：动动能是能是_，因，因为为v是瞬是瞬时时速度速度【知识存盘知识存盘】动能动能运运动动焦耳焦耳标标量量状状态态量量本讲稿第三页，共四十一页(单选单选)两两辆辆汽汽车车在同一平直路面上行在同一平直路面上行驶驶，它，它们们的的质质量之比量之比m1 m21 2，速度之比，速度之比v1 v22 1.当两当两车车急刹急刹车车

2、后，甲后，甲车车滑行的最大距离滑行的最大距离为为l1，乙，乙车车滑行的最大距离滑行的最大距离为为l2，设设两两车车与路面与路面间间的的动动摩擦因数相等，摩擦因数相等，不不计计空气阻力，空气阻力，则则()动能定理动能定理(考纲要求考纲要求)【思维驱动思维驱动】Al1 l21 2 Bl1 l21 1Cl1 l22 1 Dl1 l24 1答案答案D本讲稿第四页，共四十一页【知识存盘知识存盘】1内容内容：在一个：在一个过过程中合外力程中合外力对对物体所做的功，等于物体在物体所做的功，等于物体在这这个个过过程中程中_3物理意义物理意义：_的功是物体的功是物体动动能能变变化的量度化的量度4适用条件适用条件

3、(1)动动能定理既适用于直能定理既适用于直线线运运动动，也适用于，也适用于_(2)既适用于恒力做功，也适用于既适用于恒力做功，也适用于_(3)力可以是各种性力可以是各种性质质的力，既可以同的力，既可以同时时作用，也可以作用，也可以_动动能的能的变变化化合外力合外力曲曲线线运运动动变变力做功力做功不同不同时时作用作用本讲稿第五页，共四十一页本讲稿第六页，共四十一页【典例典例1】(多选多选)如如图图421所示，所示，电电梯梯质质量量为为M，在，在它的水平地板上放置一它的水平地板上放置一质质量量为为m的物体的物体电电梯在梯在钢钢索索的拉力作用下由静止开始的拉力作用下由静止开始竖竖直向上加速运直向上加

4、速运动动，当上，当上升高度升高度为为H时时，电电梯的速梯的速考点一动能定理的简单应用考点一动能定理的简单应用图图4-2-1度达到度达到v，则则在在这这个个过过程中，以下程中，以下说说法中正确的是法中正确的是 ()本讲稿第七页，共四十一页答案答案BD本讲稿第八页，共四十一页【变式跟踪变式跟踪1】(多选多选)(2013启东模拟启东模拟)人通人通过过滑滑轮轮将将质质量量为为m的物体，沿粗糙的斜面由静止开始的物体，沿粗糙的斜面由静止开始匀加速地由底端拉上斜面，物体上升的高匀加速地由底端拉上斜面，物体上升的高度度为为h，到达斜面，到达斜面顶顶端的速度端的速度为为图图4-2-2v，如，如图图422所示，所

5、示，则则在此在此过过程中程中 ()本讲稿第九页，共四十一页答案答案BD本讲稿第十页，共四十一页1动能定理公式中动能定理公式中“”的意义的意义(1)数量关系数量关系：即合外力所做的功与物体：即合外力所做的功与物体动动能的能的变变化具有等量代化具有等量代换换关系可以通关系可以通过计过计算物体算物体动动能的能的变变化，求合力的功，化，求合力的功，进进而求得某而求得某一力的功一力的功(2)单位相同单位相同：国：国际单际单位都是焦耳位都是焦耳(3)因果关系因果关系：合外力的功是引起物体：合外力的功是引起物体动动能能变变化的原因化的原因2对动能定理的理解对动能定理的理解(1)动动能定理叙述中所能定理叙述中

6、所说说的的“外力外力”，既可以是重力、，既可以是重力、弹弹力、摩擦力，力、摩擦力，也可以是也可以是电场电场力、磁力、磁场场力或其他力力或其他力(2)利用利用动动能定理可以能定理可以讨论讨论合力做功或某一个力做功的情况合力做功或某一个力做功的情况借题发挥借题发挥本讲稿第十一页，共四十一页【典例典例2】如如图图423所示，所示，竖竖直面内有一粗直面内有一粗糙斜面糙斜面AB，BCD部分是一个光滑的部分是一个光滑的圆圆弧弧面，面，C为圆为圆弧的最低点，弧的最低点，AB正好是正好是圆圆弧在弧在B点的切点的切线线，圆圆心心O与与A、D点点考点二考点二动能定理在多过程中的应用动能定理在多过程中的应用图图4-

7、2-3在同一高度，在同一高度，OAB37，圆圆弧面的半径弧面的半径R3.6 m，一滑，一滑块质块质量量m5 kg，与，与AB斜面斜面间间的的动动摩擦因数摩擦因数0.45，将滑，将滑块块由由A点静止点静止释释放求在以后的运放求在以后的运动动中：中：(sin 370.6，cos 370.8，g取取10 m/s2)(1)滑滑块块在在AB段上运段上运动动的的总总路程；路程；(2)在滑在滑块块运运动过动过程中，程中，C点受到的点受到的压压力的最大力的最大值值和最小和最小值值本讲稿第十二页，共四十一页本讲稿第十三页，共四十一页答案答案(1)8 m(2)102 N70 N本讲稿第十四页，共四十一页【变式跟踪

8、变式跟踪2】如如图图424所示，粗糙水平地面所示，粗糙水平地面AB与半径与半径R0.4 m的光滑半的光滑半圆轨圆轨道道BCD相相连连接，且在同一接，且在同一竖竖直平面内，直平面内，O是是BCD的的圆圆心，心，BOD在同一在同一竖竖直直线线上上质质量量m2 kg的小物的小物块块在在9 N的水平恒力的水平恒力F的作用下，的作用下，从从A点由静止开始做匀加速直点由静止开始做匀加速直线线运运动动图图4-2-4(1)小物小物块块到达到达B点点时时速度的大小；速度的大小；(2)小物小物块块运运动动到到D点点时时，轨轨道道对对小物小物块块作用力的大小；作用力的大小；(3)小物小物块块离开离开D点落到水平地面

9、上的点与点落到水平地面上的点与B点之点之间间的距离的距离本讲稿第十五页，共四十一页本讲稿第十六页，共四十一页答案答案(1)5 m/s(2)25 N(3)1.2 m本讲稿第十七页，共四十一页1应用动能定理的技巧应用动能定理的技巧(1)动能定理虽然是在恒力作用、直线运动中推导出来的，动能定理虽然是在恒力作用、直线运动中推导出来的，但也适用于但也适用于变力作用、曲线运动变力作用、曲线运动的情况的情况(2)动动能定理是能定理是标量式标量式，不涉及方向，不涉及方向问题问题在不涉及加速度和在不涉及加速度和时时间间的的问题时问题时，可，可优优先考先考虑动虑动能定理能定理(3)对对于求解多个于求解多个过过程的

10、程的问题问题可可全过程全过程考考虑虑，从而避开考，从而避开考虑虑每每个运个运动过动过程的具体程的具体细节细节，具有，具有过过程程简简明、运算量小等明、运算量小等优优点点借题发挥借题发挥本讲稿第十八页，共四十一页2应用动能定理的解题步骤应用动能定理的解题步骤本讲稿第十九页，共四十一页【典例典例3】如如图图425甲所示，一甲所示，一质质量量为为m1 kg的物的物块块静止静止在粗糙水平面上的在粗糙水平面上的A点，从点，从t0时时刻开始物刻开始物块块受到如受到如图图乙所示乙所示规规律律变变化的水平力化的水平力F的作用并向右运的作用并向右运动动，第，第3 s末物末物块块运运动动到到B点点时时速度速度刚刚

11、好好为为0，第，第5 s末物末物块刚块刚好回到好回到A点，已知物点，已知物块块与与粗糙水平面粗糙水平面间间的的动动摩擦因数摩擦因数0.2，(g10 m/s2)求：求：考点三考点三用动能定理求变力的功用动能定理求变力的功图图4-2-5本讲稿第二十页，共四十一页(1)A与与B间间的距离的距离(2)水平力水平力F在前在前5 s内内对对物物块块做的功做的功答案答案(1)4 m(2)24 J本讲稿第二十一页，共四十一页【变式跟踪变式跟踪3】(单选单选)如如图图426所示，所示，质质量量为为m的物的物块块与与转转台之台之间间的最大静摩擦力的最大静摩擦力为为物物块块重力的重力的k倍，物倍，物块块与与转轴转轴

12、OO相距相距R，物，物块块随随转转台由静止开始台由静止开始转动转动，转转速速缓缓慢增大，当慢增大，当转转速增加到一定速增加到一定值时值时，物，物块块即将在即将在转转台上滑台上滑动动，在物在物块块由静止到滑由静止到滑图图4-2-6动动前的前的这这一一过过程中，程中，转转台的摩擦力台的摩擦力对对物物块块做的功最接近做的功最接近()本讲稿第二十二页，共四十一页解析解析在转速增加的过程中，转台对物块的摩擦力是不断变化的，在转速增加的过程中，转台对物块的摩擦力是不断变化的，当转速增加到一定值时，物块在转台上即将滑动，当转速增加到一定值时，物块在转台上即将滑动，答案答案D本讲稿第二十三页，共四十一页应用动

13、能定理求变力做功时应注意的问题应用动能定理求变力做功时应注意的问题1所求的变力的功不一定为总功，故所求的变力的功不一定等于所求的变力的功不一定为总功，故所求的变力的功不一定等于Ek.2合外力对物体所做的功对应物体动能的变化，而不是对合外力对物体所做的功对应物体动能的变化，而不是对应物体的动能应物体的动能3若有多个力做功时，必须明确各力做功的正负，待求的变力的功若有多个力做功时，必须明确各力做功的正负，待求的变力的功若为负功，可以设克服该力做功为若为负功，可以设克服该力做功为W，则表达式中应用，则表达式中应用W；也可以设变力的功为也可以设变力的功为W，则字母，则字母W本身含有负号本身含有负号借题

14、发挥借题发挥本讲稿第二十四页，共四十一页命题专家评述命题专家评述考情分析考情分析：近三年我省高考：近三年我省高考试题对试题对牛牛顿顿第二定律与第二定律与动动能定理的能定理的综综合合应应用的考用的考查查是高是高频频考点，考点，3年年3考考高考题型高考题型：即有：即有选择题选择题也有也有计计算算题题命题趋势命题趋势：2014年高考将既有年高考将既有对动对动能定理能定理单单独考独考查查，也可能有与曲，也可能有与曲线线运运动动、电电磁学等内容相磁学等内容相结结合的合的综综合考合考查查，对单对单独考独考查查的的题题目多目多为选择题为选择题，动动能定理与其他知能定理与其他知识识的的综综合，与生合，与生产产

15、、生活、生活实际实际和和现现代科技相代科技相结结合合进进行命行命题题多多为计为计算算题题，难难度度较较大大命题热点命题热点3 3动能定理的应用动能定理的应用本讲稿第二十五页，共四十一页阅卷教师叮咛阅卷教师叮咛易失分点易失分点(1)动动能定理中的功是合力做的功，易能定理中的功是合力做的功，易误误将某个力的功当将某个力的功当作合力的功或者将研究作合力的功或者将研究对对象象对对外做的功也算入外做的功也算入总总功之中；功之中；(2)不明确各力做正、不明确各力做正、负负功的情况功的情况(3)易易错误错误地将地将动动能定理当成矢量式，列分方向的能定理当成矢量式，列分方向的动动能定能定理；理；(4)利用利用

16、动动能定理解决多能定理解决多过过程程问题时问题时，常常使合力做功，常常使合力做功对应对应的的过过程和初末程和初末动动能能对应对应的的过过程不程不统统一造成一造成错误错误本讲稿第二十六页，共四十一页应对策略应对策略运用动能定理运用动能定理规范答题规范答题模板模板解：设解：设为为对对过程由动能定理得：过程由动能定理得：(具体问题的原始方程具体问题的原始方程)联立以上各式联立以上各式(或联立或联立式式)得：得：(由已知量符号表示由已知量符号表示)“结果结果”(代入数据得结果，并注意待求量的数值及代入数据得结果，并注意待求量的数值及单位，需要时加以讨论单位，需要时加以讨论)本讲稿第二十七页，共四十一页

17、高考佐证高考佐证图图4-2-7本讲稿第二十八页，共四十一页(1)若若弹弹簧的簧的劲劲度系数度系数为为k，求，求轻轻杆开始移杆开始移动时动时，弹弹簧的簧的压缩压缩量量x；(2)求求为为使装置安全工作，允使装置安全工作，允许该许该小小车车撞撞击击的最大速度的最大速度vm；(3)讨论讨论在装置安全工作在装置安全工作时时，该该小小车弹车弹回速度回速度v和撞和撞击击速度速度v的关系的关系本讲稿第二十九页，共四十一页本讲稿第三十页，共四十一页【预测预测】运运动员驾驶动员驾驶摩托摩托车车所做的所做的腾跃腾跃特技特技表演是一种刺激性很表演是一种刺激性很强强的运的运动项动项目如目如图图428所示，所示，AB是水

18、平路面，是水平路面，BC是半径是半径为为20 m的的圆圆弧，弧，CDE是是图图4-2-8一段曲面运动一段曲面运动员驾驶员驾驶功率始功率始终为终为9 kW的摩托的摩托车车，先在，先在AB段加速，段加速，经经过过4.3 s到到B点点时时达到最大速度达到最大速度20 m/s，再，再经经3 s的的时间时间通通过过坡面到达坡面到达E点点时时关关闭发动闭发动机水平机水平飞飞出已知人的出已知人的质质量量为为60 kg、摩托、摩托车车的的质质量量为为120 kg，坡，坡顶顶高度高度h5 m，落地点与，落地点与E点的水平距离点的水平距离x16 m，重力加速度，重力加速度g10 m/s2.设设摩托摩托车车在在AB

19、段所受的阻力恒定，运段所受的阻力恒定，运动员动员及摩托及摩托车车可看做可看做质质点求：点求：(1)AB段的位移大小段的位移大小(2)摩托摩托车过车过B点点时对时对运运动员动员支持力的大小支持力的大小(3)摩托摩托车车在冲上坡在冲上坡顶顶的的过过程中克服阻力做的功程中克服阻力做的功本讲稿第三十一页，共四十一页答案答案(1)6 m(2)1 800 N(3)30 960 J本讲稿第三十二页，共四十一页1(单选单选)全国中学生足球全国中学生足球赛赛在足球广在足球广场场揭幕比揭幕比赛时赛时，一学生用，一学生用100 N的力将的力将质质量量为为0.5 kg的足球以的足球以8 m/s的初速度沿水平方向踢的初

20、速度沿水平方向踢出出20 m远远，则该则该学生学生对对足球做的功至少足球做的功至少为为()A200 JB16 JC1 000 J D2 000 J答案答案B本讲稿第三十三页，共四十一页2(多选多选)物体在合外力作用下做直物体在合外力作用下做直线线运运动动的的vt图图象如象如图图429所示下列表述正确所示下列表述正确的是的是 ()A在在01 s内，合外力做正功内，合外力做正功B在在02 s内，合外力做正功内，合外力做正功C在在12 s内，合外力不做功内，合外力不做功D在在03 s内，合外力做正功内，合外力做正功图图4-2-9解析解析由动能定理可知，合外力做的功等于动能的增量，由动能定理可知，合外

21、力做的功等于动能的增量，01 s内，内，速度增加，合外力做正功，速度增加，合外力做正功，A正确正确.12 s内动能减小，合外力做负功，内动能减小，合外力做负功，03 s内，动能增量为零，合外力不做功，而内，动能增量为零，合外力不做功，而02 s内，动能增大，合内，动能增大，合外力做正功，故外力做正功，故B、C、D均错均错答案答案AB本讲稿第三十四页，共四十一页3(单选单选)(2012安徽卷安徽卷，16)如如图图4210所示，所示，在在竖竖直平面内有一半径直平面内有一半径为为R的的圆圆弧弧轨轨道，道，半径半径OA水平、水平、OB竖竖直，一个直，一个质质量量为为m的小的小球自球自A的正上方的正上方

22、P点由静止开始自由下落，小点由静止开始自由下落，小球沿球沿轨轨道到达最高点道到达最高点B时时恰好恰好对轨对轨道没有道没有压压力力已知已知AP2R，重力加速度，重力加速度为为g，则则小球从小球从P到到B的运的运动过动过程中程中()图图4-2-10本讲稿第三十五页，共四十一页答案答案D本讲稿第三十六页，共四十一页4(2012北京卷北京卷，22)如如图图4211所示，所示，质质量量为为m的小物的小物块块在粗糙水平桌在粗糙水平桌面上做直面上做直线线运运动动，经经距离距离l后以速度后以速度v飞飞离桌面，最离桌面，最终终落在水平地面上落在水平地面上已知已知l1.4 m，v3.0 m/s，m0.10 kg，

23、物，物块块与桌面与桌面间间的的动动摩摩擦因数擦因数0.25，桌面高，桌面高h0.45 m，不，不计计空气阻力，重力加速度空气阻力，重力加速度g取取10 m/s2.求：求：图图4-2-11本讲稿第三十七页，共四十一页(1)小物小物块块落地点到落地点到飞飞出点的水平距离出点的水平距离s；(2)小物小物块块落地落地时时的的动动能能Ek；(3)小物小物块块的初速度大小的初速度大小v0.答案答案(1)0.90 m(2)0.90 J(3)4.0 m/s本讲稿第三十八页，共四十一页5如如图图4212所示，光滑半所示，光滑半圆圆形形轨轨道的半径道的半径为为R，水平面粗糙，水平面粗糙，弹弹簧自由端簧自由端D与与

24、轨轨道最低点道最低点C之之间间的距离的距离为为4R，一，一质质量量为为m可可视为质视为质点的小物点的小物块块自自圆轨圆轨道中点道中点B由静止由静止释释放，放，压缩弹压缩弹簧簧后被后被弹弹回到回到D点恰好静止已知小物点恰好静止已知小物块块与水平面与水平面间间的的动动摩摩擦因数擦因数为为0.2，重力加速度，重力加速度为为g，弹弹簧始簧始终处终处在在弹弹性限度内性限度内图图4-2-12本讲稿第三十九页，共四十一页(1)求求弹弹簧的最大簧的最大压缩压缩量和最大量和最大弹弹性性势势能能(2)现现把把D点右点右侧侧水平面打磨光滑，且已知水平面打磨光滑，且已知弹弹簧簧压缩时弹压缩时弹性性势势能与能与压缩压缩

25、量的二次方成正比量的二次方成正比现现使小物使小物块压缩弹块压缩弹簧，簧，释释放后能通放后能通过过半半圆圆形形轨轨道最高点道最高点A，求，求压缩压缩量至少是多少？量至少是多少？解析解析(1)设弹簧的最大压缩量为设弹簧的最大压缩量为x，最大弹性势能为，最大弹性势能为Ep，对小，对小物块，从物块，从B到到D再压缩弹簧又被弹回到再压缩弹簧又被弹回到D的过程由动能定理有的过程由动能定理有mgRmg(4R2x)0解得解得x0.5R小物块从压缩弹簧最短到返回至小物块从压缩弹簧最短到返回至D，由动能定理有，由动能定理有Epmgx0解得解得Ep0.1mgR.本讲稿第四十页，共四十一页本讲稿第四十一页，共四十一页