第五章第2单元动能定理ppt课件

1、 阅读理解资料阅读理解资料P60页页“知识联动及知识联动及“考向考向一的一的“知识检索知识检索内容。内容。 思维启动思维启动如图如图521所示，力所示，力F将物体将物体m沿沿光滑的水平面，从光滑的水平面，从A点拉至点拉至B点，速点，速度由度由vA增至增至vB，力，力F做功为做功为W，物体动能的增量为，物体动能的增量为Ek，则则Ek_， 图图521W与与Ek的关系为：的关系为：W_Ek(填填“”、“”或或“”)。考向一：对动能定理的理解考向一：对动能定理的理解【例与练】如图【例与练】如图521所示，电梯质量为所示，电梯质量为M，地板，地板上放置一质量为上放置一质量为m的物体钢索拉电梯由静止开始的

2、物体钢索拉电梯由静止开始向上加速运动，当上升高度为向上加速运动，当上升高度为H时，速度达到时，速度达到v，那么那么()图5212221A2B1C21D2mvmgHMvMgHMMv地板对物体的支持力做的功等于地板对物体的支持力做的功等于钢索的拉力做的功等于合外力对电梯做的功等于切入点：物体和电梯无相对运动，切入点：物体和电梯无相对运动，可以看成单一物体的系统，动能可以看成单一物体的系统，动能定理适用定理适用2222121C21D21AB2WMm gHMm vWMm vMm gHMvmvmgH拉拉地板上的物体与电梯一起向上运动，以物体和电梯组成的系统作为研究对象应用动能定理可得：，拉力做的功为，所

3、以 不正确；分别对电梯和物体应用动能定理可得，合外力对电梯做的功为，答案 正确；地板对物体的支持力做的功为，所以答【解案 、 均析】不正确点评：(1)动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是任何其他的力，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功(2)动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用例例1如图如图523所示，一块长木所示，一块长木板板B放在光滑的水平面上，在放在光滑的水平面上，在B上放上放一物体一物体A，现以恒定的外力拉，现以恒定的外力拉B，由，由于于A、B间摩擦力的作用，间摩擦力的作用，A将

4、在将在B上上 图图523滑动，以地面为参考系，滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离。都向前移动一段距离。在此过程中在此过程中 ()A外力外力F做的功等于做的功等于A和和B动能的增量动能的增量BB对对A的摩擦力所做的功，等于的摩擦力所做的功，等于A的动能增量的动能增量CA对对B的摩擦力所做的功，等于的摩擦力所做的功，等于B对对A的摩擦力所的摩擦力所做的功做的功D外力外力F对对B做的功等于做的功等于B的动能的增量与的动能的增量与B克服摩克服摩擦力所做的功之和擦力所做的功之和1.如图如图524所示，质量相等的物体所示，质量相等的物体A 和物体和物体B与地面间的动摩擦因数相等，与地面间的动摩

5、擦因数相等， 在力在力F的作用下，一起沿水平地面向的作用下，一起沿水平地面向 右移动右移动x，那么，那么 () 图图524 A摩擦力对摩擦力对A、B做功相等做功相等 BA、B动能的增量相同动能的增量相同 CF对对A做的功与做的功与F对对B做的功相等做的功相等 D合外力对合外力对A做的功与合外力对做的功与合外力对B做的功不相等做的功不相等 拓展训练拓展训练 质量为质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过轨道的最低点时，绳子的作用。设某一时刻

6、小球通过轨道的最低点时，绳子的张力为张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为所做的功为( )A、(1/4)mgR B、(1/3)mgR C、(1/2)mgR D、mgRC例与练例与练一物块以一物块以5m/s的初速度从曲面的的初速度从曲面的A点开始下滑，运动点开始下滑，运动到到B点时的速度为点时的速度为5m/s，若物块以，若物块以6m/s的初速度仍从的初速度仍从A点开始下滑，它运动到点开始下滑，它运动到B点的速度（点的速度（ ）A、大于、大于6m/sB

7、、小于、小于6m/sC、等于、等于6m/sD、无法确定、无法确定ABB例与练例与练用汽车从井下提重物，重物质量为用汽车从井下提重物，重物质量为m，定滑轮高为，定滑轮高为H，如下图，已知汽车由如下图，已知汽车由A点静止开始运动至点静止开始运动至B点时的速点时的速度为度为v，此时轻绳与竖直方向夹角为，此时轻绳与竖直方向夹角为， 这一过程中这一过程中轻绳的拉力做功多大？轻绳的拉力做功多大？解析：绳对重物的拉力为变力，应用动能解析：绳对重物的拉力为变力，应用动能定理列方程。以重物为研究对象：定理列方程。以重物为研究对象： WTmgh=(1/2)mvm2 由图所示，重物的末速度由图所示，重物的末速度vm

8、与汽车在与汽车在B点点的速度的速度v沿绳方向的分速度相同，沿绳方向的分速度相同， 那么那么 vm=vsin h=H/cosH 联立以上各式解得：联立以上各式解得： WT=mgH (1os)/cos+(1/2)mv2sin2。例与练例与练答案：答案：1600m 一列车的质量是一列车的质量是5.0105 kg，在平直的轨道上以额定，在平直的轨道上以额定功率功率3 000 kW加速行驶，当速度由加速行驶，当速度由10 m/s加速到所能加速到所能达到的最大速度达到的最大速度30 m/s时，共用了时，共用了2 min，则在这段时，则在这段时间内列车前进的距离是多少？间内列车前进的距离是多少？(设阻力恒定

9、设阻力恒定)例与练例与练如下图，一个质量为如下图，一个质量为m的圆环套在一根固定的水平直的圆环套在一根固定的水平直杆上，环与杆的动摩擦因数为杆上，环与杆的动摩擦因数为，现给环一个向右的初，现给环一个向右的初速度速度v0，如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直，如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力向上的力F的作用，已知力的作用，已知力F的大小为的大小为Fkv(k为常数为常数，v为环的运动速度为环的运动速度)，则环在整个运动过程中克服摩，则环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功擦力所做的功(假设杆足够长假设杆足够长) 可能为可能为( )F例与练例与练ABD知识必会知识必会1运用动能定理的注

10、意事项运用动能定理的注意事项(1)动能定理的研究对象可以是单一物体，或者是动能定理的研究对象可以是单一物体，或者是可以看做可以看做 单一物体的物体系统。单一物体的物体系统。(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。下列问题应优先考虑应用动能定理：下列问题应优先考虑应用动能定理：不涉及加速度、时间的问题。不涉及加速度、时间的问题。有多个物理过程且不需要研究整个过程中的有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题。中间状态的问题。变力做功的问题。变力做功的问题。含有含有F、L、m、v、W、Ek等物理量的力学等物理量的力学问题。问题。(3)若过

11、程包含了几个运动性质不同的分过程，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，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做功，必须根据不同的情有些力不是全过程都做功，必须根据不同的情况分别对待求出总功。况分别对待求出总功。(4)应用动能定理时，必须明确各力做功的正、负。应用动能定理时，必须明确各力做功的正、负。当一个力做负功时，可设物体克服该力做功为当一个力做负功时，可设物体克服该力做功为W，将该力做功表达为将该力做功表达为W，也可以直接用字母，也可以直接用字母W表表示该力做功，使其字母本身含有负号。示该力做功，使其字母本身含有负号。(5)

12、功和动能都是标量，动能定理表达式是一个标功和动能都是标量，动能定理表达式是一个标量式，不能在某一个方向上应用动能定理。量式，不能在某一个方向上应用动能定理。2应用动能定理分析问题的思维要点应用动能定理分析问题的思维要点两点一过程是应用动能定理的着眼点和突破口。两点一过程是应用动能定理的着眼点和突破口。“两点两点”，即研究对象的初状态和末状态，即研究对象的初状态和末状态，“一过一过程即研究对象从初状态到末状态的运动过程。程即研究对象从初状态到末状态的运动过程。3应用动能定理的基本步骤应用动能定理的基本步骤(1)选取研究对象，明确它的运动过程；选取研究对象，明确它的运动过程；(2)分析研究对象的受

13、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)明确研究对象在过程的始末状态的动能明确研究对象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列出动能定理的方程W合合Ek2Ek1及其他必及其他必要的解题要的解题 方程，进行求解。方程，进行求解。名师点睛名师点睛应用动能定理解题，关键是对研究对应用动能定理解题，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，借助草图理解物理过程和物体运动过程的草图，借助草图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各量关系。有些力在物体运动全

14、过程中不是始终存在的，在计算外力做功时更应引起注意。存在的，在计算外力做功时更应引起注意。例例2如图如图525甲所示，一质量为甲所示，一质量为m1 kg的物块静止的物块静止在粗糙水平面上的在粗糙水平面上的A点，从点，从t0时刻开始，物块在按如图时刻开始，物块在按如图乙所示规律变化的水平力乙所示规律变化的水平力F的作用下向右运动，第的作用下向右运动，第3 s末物末物块运动到块运动到B点且速度刚好为点且速度刚好为0，第，第5 s末物块刚好回到末物块刚好回到A点，点，已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数0.2，g取取10 m/s2，求：求：(1)A、B间的距离；间的距

15、离；(2)水平力水平力F在在5 s时间内对物块所做的功。时间内对物块所做的功。图图525拓展训练拓展训练 2.质量质量m1 kg的物体，在水平拉力的物体，在水平拉力F(拉力方向与物体初速度方向相同拉力方向与物体初速度方向相同)的作用下，沿粗糙水平面运动，经的作用下，沿粗糙水平面运动，经过位移过位移4 m时，拉力时，拉力F停止作用，运停止作用，运 图图526动到位移是动到位移是8 m时物体停止，运动过程中时物体停止，运动过程中Ekx的图线如图的图线如图526所示。所示。(g取取10 m/s2)求：求：(1)物体的初速度多大；物体的初速度多大；(2)物体和水平面间的动摩擦因数为多大；物体和水平面间

16、的动摩擦因数为多大；(3)拉力拉力F的大小。的大小。题型一：应用动能定理求变力的功题型一：应用动能定理求变力的功【例【例3】剑桥大学物理学家海伦】剑桥大学物理学家海伦杰尔斯基研究了各杰尔斯基研究了各种自行车特技的物理学原理，并通过计算机模拟技种自行车特技的物理学原理，并通过计算机模拟技术探寻特技动作的极限，设计了一个令人惊叹不已术探寻特技动作的极限，设计了一个令人惊叹不已的高难度动作的高难度动作“爱因斯坦空翻爱因斯坦空翻”，并在伦敦科学，并在伦敦科学博物馆由自行车特技运动员博物馆由自行车特技运动员(18岁的布莱士岁的布莱士)成功完成功完成成“爱因斯坦空翻简化模型如图，质量为爱因斯坦空翻简化模型

17、如图，质量为m的的自行车运动员从自行车运动员从B点由静止出发，经点由静止出发，经BC圆弧，从圆弧，从C点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间点竖直冲出，完成空翻，完成空翻的时间为为t.由由B到到C的过程中，克服摩擦力做功为的过程中，克服摩擦力做功为W，空气阻力忽略不计，重力加速度为，空气阻力忽略不计，重力加速度为g，试求：自行车运动员从试求：自行车运动员从B到到C至少做多少至少做多少功？功？222 212121128CvCvv gtvgtB CW WmvWmvWmg tW 运动员在 点时，设速度为，运动员从 点冲出做竖直上抛运动，则，即到 的过程，用动能定理，则】 析 解 【点评：点评：(1)分

18、析物体受力情况，确定恒力和变分析物体受力情况，确定恒力和变力力(2)找出其中恒力的功及变力的功找出其中恒力的功及变力的功(3)分分析物体初末状态，运用动能定理求解析物体初末状态，运用动能定理求解 物体在运动过程中若包含几个不同的过程，应优先考物体在运动过程中若包含几个不同的过程，应优先考虑对全过程运用动能定理，这样可以避开每个运动过程的虑对全过程运用动能定理，这样可以避开每个运动过程的具体细节，因此比分段运用动能定理求解简单。由于全过具体细节，因此比分段运用动能定理求解简单。由于全过程运用动能定理解题时不必考虑中间过程的细节，只需考程运用动能定理解题时不必考虑中间过程的细节，只需考虑全过程中合

19、外力做功的情况，以及初、末状态的动能，虑全过程中合外力做功的情况，以及初、末状态的动能，所以对于多过程、往复运动问题，对全过程运用动能定理所以对于多过程、往复运动问题，对全过程运用动能定理具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点。具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点。题型二：动能定理在多过程中的应用题型二：动能定理在多过程中的应用方法导入方法导入第第(1)问研究的是临界问题，在该问的问研究的是临界问题，在该问的条件下，物体到达条件下，物体到达A点时动能为零，选取从释放点点时动能为零，选取从释放点到到A为研究过程，该过程的初动能也为零，过程中为研究过程，该过程的初动能也为零，过程中只有重力和摩擦

20、力做功；在第只有重力和摩擦力做功；在第(2)问的条件下物体会问的条件下物体会冲上斜面后返回，又冲上再返回，如此往复最终在冲上斜面后返回，又冲上再返回，如此往复最终在没有机械能损耗的光滑圆弧底部来回运动，过程复没有机械能损耗的光滑圆弧底部来回运动，过程复杂多变，故研究整个过程，只侧重初末状态，避开杂多变，故研究整个过程，只侧重初末状态，避开了中间的细节过程；第了中间的细节过程；第(3)问是对运动过程某一单一问是对运动过程某一单一情景的考查，故选取相应过程分别研究即可。情景的考查，故选取相应过程分别研究即可。由牛顿第三定律，得小物体通过圆弧轨道最低点由牛顿第三定律，得小物体通过圆弧轨道最低点C时，

21、对时，对C点的最大压力点的最大压力NmaxNmax3mgmgcos最小压力最小压力NminNminmg(32cos)。备选备选1：某日有雾的清晨，一艘质量为：某日有雾的清晨，一艘质量为m=500t的轮船，从某的轮船，从某码头由静止起航做直线运动，并保持发动机的输出功率等码头由静止起航做直线运动，并保持发动机的输出功率等于额定功率不变，经于额定功率不变，经t0=10min后，达到最大行驶速度后，达到最大行驶速度vm=20m/s，雾也恰好散开，此时船长突然发现航线正前方，雾也恰好散开，此时船长突然发现航线正前方s=480m处，有一只拖网渔船以处，有一只拖网渔船以v=5m/s的速度沿垂直航线方的速度

22、沿垂直航线方向匀速运动，且此时渔船船头恰好位于轮船的航线上，轮向匀速运动，且此时渔船船头恰好位于轮船的航线上，轮船船长立即下令采取制动措施，附加了恒定的制动力船船长立即下令采取制动措施，附加了恒定的制动力F=1.0105N，结果渔船的拖网越过轮船的航线时，轮船也，结果渔船的拖网越过轮船的航线时，轮船也恰好从该点通过，从而避免了事故的发生已知渔船连同恰好从该点通过，从而避免了事故的发生已知渔船连同拖网总拖网总L=200m(不考虑船的宽度不考虑船的宽度)，假定水对船阻力的大小，假定水对船阻力的大小恒定不变，求：恒定不变，求：(1)轮船减速时的加速度轮船减速时的加速度a；(2)轮船的额定功率轮船的额

23、定功率P；(3)发现渔船时，轮船离开发现渔船时，轮船离开码头的距离码头的距离图图529 222222001s40s51 22()2 (480 20 40)m/s400.4m/smmLtvsv tats v tat渔船通过的时间由运动学公式， 得到【解析】 555621.0 10 N1.0 10 N1.0 1020W2.0 10 WfffmfmFFmaFFFPFvF v轮船做减速运动时，牛顿第二定律解得最大速度行驶时，牵引力，功率 20120163254132222 2.0 1010 60 500 1020m2 1.0 10 1.1 10fmmfPtF smvPtmvsFm 由动能定理得解得备选备选2：如下图：如下图,一质量为一质量为m的物块的物块A与直立轻弹簧的上端连与直立轻弹簧的上端连接接,弹簧的下端固定在地面上弹簧的下端