骄子之路届高考物理一轮复习动能定理及其应用课件

1、第二讲动能定理及其应第二讲动能定理及其应用用回扣教材回扣教材 夯实基础夯实基础 落实考点落实考点基础自主温故基础自主温故一、动能一、动能考点自清考点自清1定义：物体由于定义：物体由于 而具有的能而具有的能2表达式：表达式：Ek .3物理意义：物理意义：动能是状态量，是动能是状态量，是 4单位：单位：动能的单位是动能的单位是 ，符号，符号 .运动运动标量标量焦耳焦耳J可以从以下几个方面理解动能的概念可以从以下几个方面理解动能的概念(1)动能是标量、动能的取值可以是正值或零，但不能为负动能是标量、动能的取值可以是正值或零，但不能为负值值(2)动能是状态量，描述的是物体在某一时刻或某一位置的运动能是

2、状态量，描述的是物体在某一时刻或某一位置的运动状态，一定质量的物体在运动状态动状态，一定质量的物体在运动状态(瞬时速度瞬时速度)确定时，其动能确定时，其动能Ek有唯一确定的值，速度变化时，动能不一定变化，但动能变化有唯一确定的值，速度变化时，动能不一定变化，但动能变化时，速度一定变化时，速度一定变化(3)动能具有相对性，由于瞬时速度与参考系有关，所以，动动能具有相对性，由于瞬时速度与参考系有关，所以，动能能Ek也与参考系有关，在一般情况下，如无特殊说明则认为取大也与参考系有关，在一般情况下，如无特殊说明则认为取大地为参考系地为参考系答案：答案：AC 二、动能定理二、动能定理考点自清考点自清1内

3、容：内容：在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中在这个过程中 2表达式：表达式：WEk或或WEk2Ek1或者或者W .3物理意义：物理意义： 是物体动能变化的量度是物体动能变化的量度动能的变化动能的变化合外力做的功合外力做的功4适用条件适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动(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 做功做功(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以_变力变力不同时作用不同时作用基础自测基础自测

4、2人骑自行车下坡，坡长人骑自行车下坡，坡长l500 m，坡高，坡高h8 m，人和车，人和车总质量为总质量为100 kg，下坡时初速度为，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为达坡底时车速为10 m/s，g取取10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的，则下坡过程中阻力所做的功为功为()A4 000 JB3 800 JC5 000 J D4 200 J答案：答案：B 考点深析考点深析 拓展延伸拓展延伸 详讲精练详讲精练考点探究讲练考点探究讲练1总功的计算总功的计算物体受到多个外力作用时，计算合力的功，要考虑各个外力物体受到多个外力作用时，计算合力的功，要考

5、虑各个外力共同做功产生的效果，一般有如下两种方法：共同做功产生的效果，一般有如下两种方法：(1)先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F合合，然后由然后由WF合合lcos计算计算(2)由由WFlcos计算各个力对物体做的功计算各个力对物体做的功W1、W2Wn，然，然后将各个外力所做的功求代数和，即后将各个外力所做的功求代数和，即W合合W1W2Wn.一一对动能定理的理解对动能定理的理解2动能定理表达式中等号的意义动能定理表达式中等号的意义等号表明合力做功与物体动能变化的三个关系：等号表明合力做功与物体动能变化的三个关系：(1)数量关系：即合力

6、所做的功与物体动能的变化具有等量代数量关系：即合力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系，可以通过计算物体动能变化，求合力做功，进而求得某换关系，可以通过计算物体动能变化，求合力做功，进而求得某一力的功一力的功(2)单位相同：国际单位都是焦耳单位相同：国际单位都是焦耳(3)因果关系：合外力做的功是引起动能变化的原因因果关系：合外力做的功是引起动能变化的原因4优先考虑动能定理的问题优先考虑动能定理的问题(1)不涉及加速度、时间的问题不涉及加速度、时间的问题(2)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题(3)变力做功的问题变力做功的

7、问题(4)含有含有F、l、m、v、W、Ek等物理量的力学问题等物理量的力学问题5应用动能定理解题的基本步骤应用动能定理解题的基本步骤(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：受哪些力受哪些力各力是否做功各力是否做功做正功还是负功做正功还是负功做功多少做功多少各各力做功的代数和力做功的代数和(3)明确物体在运动过程中始末状态的动能明确物体在运动过程中始末状态的动能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及其他必要的关系式，及其他必要的关系式，进行求解

8、进行求解(2014年全国卷年全国卷)一物体静止在粗糙水平地面一物体静止在粗糙水平地面上现用一大小为上现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为度变为v.若将水平拉力的大小改为若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为的时间后速度变为2v.对于上述两个过程，用对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示分别表示拉力拉力F1、F2所做的功，所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则做的功，则()例例 1题型一题型一动能定理的应用动能定理的应用AWF2

9、4WF1，Wf22Wf1BWF24WF1，Wf22Wf1CWF24WF1，Wf22Wf1DWF24WF1，Wf22Wf1【思路指导】【思路指导】分析物体受力，根据运动学规律求得两次作分析物体受力，根据运动学规律求得两次作用下物体的位移关系，由动能定理确定各力做功的大小用下物体的位移关系，由动能定理确定各力做功的大小【答案】【答案】C 人通过滑轮将质量为人通过滑轮将质量为m的物体，沿粗糙的斜面由静止的物体，沿粗糙的斜面由静止开始匀加速地由底端拉上斜面，物体上升的高度为开始匀加速地由底端拉上斜面，物体上升的高度为h，到达斜面顶端的速度为，到达斜面顶端的速度为v，如图所示则在此过程中如图所示则在此过

10、程中()变式训练变式训练 1 答案：答案：BD 例例 2题型二题型二应用动能定理求变力做功应用动能定理求变力做功【思路指导】【思路指导】在这个问题中由于在这个问题中由于F是个变力，且变化规律是个变力，且变化规律也未知，所以不能应用功的定义直接求功，只能用动能定理来求也未知，所以不能应用功的定义直接求功，只能用动能定理来求变力做功变力做功【答案】【答案】A 如图甲所示，一质量为如图甲所示，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时刻开始物块受到如图乙所示规时刻开始物块受到如图乙所示规律变化的水平力律变化的水平力F的作用并向右运动，第的作用并向右运动

11、，第3 s末物块运动到末物块运动到B点时点时速度刚好为速度刚好为0，第，第5 s末物块刚好回到末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平点，已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数面间的动摩擦因数0.2，(g10 m/s2)求：求：(1)A与与B间的距离；间的距离；(2)水平力水平力F在前在前5 s内对物块做的功内对物块做的功变式训练变式训练 2答案：答案：(1)4 m(2)24 J 物体在某个过程中包含有几个运动性质不同的小过程，物体物体在某个过程中包含有几个运动性质不同的小过程，物体在运动过程中运动性质发生变化，不同的运动过程其受力情况不在运动过程中运动性质发生变化，不同的运动过程其受力情况不同，若

12、只从动力学角度分析多过程问题往往比较复杂，而运用动同，若只从动力学角度分析多过程问题往往比较复杂，而运用动能定理，即可以分阶段考虑，也可以全过程考虑，运用动能定理能定理，即可以分阶段考虑，也可以全过程考虑，运用动能定理分析这样的问题并不需要从细节上了解，只分析各力做功即可，分析这样的问题并不需要从细节上了解，只分析各力做功即可，也只需要把所有的功累加起来就可以了也只需要把所有的功累加起来就可以了题型三题型三利用动能定理求解多过程问题利用动能定理求解多过程问题水上滑梯可简化成如图所示的模型：倾角水上滑梯可简化成如图所示的模型：倾角37的斜滑道的斜滑道AB和水平滑道和水平滑道BC平滑连接，起点平滑

13、连接，起点A距水面的高度距水面的高度H7.0 m，BC长长d2.0 m，端点，端点C距水面的高度距水面的高度h1.0 m一质量一质量m50 kg的运动员从滑道起点的运动员从滑道起点A点无初速度地自由滑下，运动员与点无初速度地自由滑下，运动员与AB、BC间的动摩擦因数均为间的动摩擦因数均为0.10，取重力加速度，取重力加速度g10 m/s2，cos370.8, sin370.6，运动员在运动过程中可视为质点，运动员在运动过程中可视为质点例例 3(1)求运动员沿求运动员沿AB下滑时加速度的大小下滑时加速度的大小a；(2)求运动员从求运动员从A滑到滑到C的过程中克服摩擦力所做的功的过程中克服摩擦力所

14、做的功WFf和和到达到达C点时速度的大小点时速度的大小v；(3)保持水平滑道端点在同一竖直线上，调节水平滑道高度保持水平滑道端点在同一竖直线上，调节水平滑道高度h和长度和长度d到图中到图中BC位置时，运动员从滑梯平抛到水面的水平位位置时，运动员从滑梯平抛到水面的水平位移最大，求此时滑道移最大，求此时滑道BC距水面的高度距水面的高度h.【思路指导】【思路指导】对运动员进行受力分析，由牛顿第二定律可对运动员进行受力分析，由牛顿第二定律可求得运动员在求得运动员在AB段下滑时的加速度；运动员沿段下滑时的加速度；运动员沿AB段和段和BC段运动段运动过程中，所受摩擦力大小不同，但在两阶段摩擦力均为恒力，可

15、过程中，所受摩擦力大小不同，但在两阶段摩擦力均为恒力，可根据功的定义来求得整个过程中克服摩擦力做功当调整平台高根据功的定义来求得整个过程中克服摩擦力做功当调整平台高度，运动员离开水平滑道末端后做平抛运动，落到水面的水平位度，运动员离开水平滑道末端后做平抛运动，落到水面的水平位移决定于做平抛运动的时间和从平台滑出时的水平速度，而水平移决定于做平抛运动的时间和从平台滑出时的水平速度，而水平速度又可通过动能定理来求解速度又可通过动能定理来求解【解析】【解析】(1)运动员沿运动员沿AB下滑，受力情况如图所示下滑，受力情况如图所示FfFNmgcos，根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：mgsinmgco

16、sma，得运动员沿得运动员沿AB下滑时加速度的大小为：下滑时加速度的大小为：agsingcos5.2 m/s2.【答案】【答案】(1)5.2 m/s2(2)500 J10 m/s(3)3 m如图所示装置由如图所示装置由AB、BC、CD三段轨道组成，三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD段是光段是光滑的，水平轨道滑的，水平轨道BC的长度的长度s5 m，轨道，轨道CD足够长且倾角足够长且倾角37，A、D两点离轨道两点离轨道BC的高度分别为的高度分别为h14.30 m、h21.35 m现让现让质量为质量为m的小滑块自的小滑块自A点

17、由静止释放已知小滑块与轨道点由静止释放已知小滑块与轨道BC间的间的动摩擦因数动摩擦因数0.5，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：求：变式训练变式训练 3(1)小滑块第一次到达小滑块第一次到达D点时的速度大小；点时的速度大小；(2)小滑块第一次与第二次通过小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；点的时间间隔；(3)小滑块最终停止的位置距小滑块最终停止的位置距B点的距离点的距离(3)对小滑块运动全过程利用动能定理有，设小滑块在水平轨对小滑块运动全过程利用动能定理有，设小滑块在水平轨道上运动的总路程为道上运动的总路程为s总总，得，得mgh1mgs总总

18、0解得解得s总总8.6 m.故小滑块最终停止的位置距故小滑块最终停止的位置距B点的距离为点的距离为2ss总总1.4 m.答案：答案：(1)3 m/s(2)2 s(3)1.4 m思想方法思想方法 技巧运用技巧运用 提升素养提升素养学科素养提升学科素养提升动能定理与图象结合的问题动能定理与图象结合的问题解决物理图象问题的基本步骤：解决物理图象问题的基本步骤：1明确题目所给图象的坐标轴的物理意义，及图线的截距、明确题目所给图象的坐标轴的物理意义，及图线的截距、斜率及面积的具体物理意义斜率及面积的具体物理意义2由图象得出图线所对应的函数表达式，并与相应的物理由图象得出图线所对应的函数表达式，并与相应的

19、物理规律相对应规律相对应摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米电梯的简化模型如图甲所示考虑安全、舒适、省过百米电梯的简化模型如图甲所示考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度时等因素，电梯的加速度a是随时间是随时间t变化的已知电梯在变化的已知电梯在t0时由静止开始上升，时由静止开始上升，a t图象如图乙所示电梯总质量图象如图乙所示电梯总质量m2.0103 kg.忽略一切阻力，重力加速度忽略一切阻力，重力加速度g取取10 m/s2.例例 4(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力和最小拉力F2；(2)类比

20、是一种常用的研究方法对于直线运动，教科书中讲类比是一种常用的研究方法对于直线运动，教科书中讲解了由解了由vt图象求位移的方法请你借鉴此方法，对比加速度和速图象求位移的方法请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图乙所示度的定义，根据图乙所示a t图象，求电梯在第图象，求电梯在第1 s内的速度改变内的速度改变量量v1和第和第2 s末的速率末的速率v2；(3)求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P；再求在；再求在011 s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W.【思路指导】【思路指导】由图乙可知电梯在由图乙可知电梯在110

21、 s内做匀加速运动，内做匀加速运动，此过程电梯受到的拉力最大，设为此过程电梯受到的拉力最大，设为F1.在在3140 s内做匀减速运内做匀减速运动此过程中电梯受到的拉力最小，设为动此过程中电梯受到的拉力最小，设为F2，由牛顿第二定律可，由牛顿第二定律可求得求得F1、F2，在，在a t图象中图线和时间坐标轴围成的面积为速度图象中图线和时间坐标轴围成的面积为速度的变化量且有的变化量且有vv2v1，由，由at图象可知电梯在图象可知电梯在1130 s内的内的速率最大由图象和牛顿第二定律求得最大速率时的拉力根据速率最大由图象和牛顿第二定律求得最大速率时的拉力根据PFv，求得功率由动能定理求拉力和重力在，求得功率由动能定理求拉力和重力在011 s内做的内做的功功【解析】【解析】(1)由由a t图象可知，电梯拉力最大为图象可知，电梯拉力最大为F1时对应的时对应的加速度加速度a11 m/s2，拉力最小为，拉力最小为F2时对应的加速度时对应的加速度