新人教状元之路高考物理一轮复习动能势能动能定理实用教案

1、会计学1新人教状元新人教状元(zhung yuan)之路高考物理一之路高考物理一轮复习轮复习 动能势能动能定理动能势能动能定理第一页，共16页。 3.重力势能是标量。正、负号不表示方向，只表示比零势能点的能重力势能是标量。正、负号不表示方向，只表示比零势能点的能量高还是低。零势能点的选择不同，虽会使势能值表述不同，但对物量高还是低。零势能点的选择不同，虽会使势能值表述不同，但对物理过程没有影响。理过程没有影响。 4.重力做功与重力势能的关系：重力做正功，物体高度下降，重力重力做功与重力势能的关系：重力做正功，物体高度下降，重力势能减小；重力做负功，物体高度上升，重力势能增大。可以证明，势能减小

2、；重力做负功，物体高度上升，重力势能增大。可以证明，重力做功与路径无关，由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平重力做功与路径无关，由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定，即：面的高度差决定，即：WG=mgh。所以重力做的功等于重力势能增。所以重力做的功等于重力势能增量的负值，即：量的负值，即：WG=-Ep=-(mgh2-mgh1)。 5.弹性势能的大小：弹性势能的大小与形变量及材料本身有关，弹弹性势能的大小：弹性势能的大小与形变量及材料本身有关，弹簧的形变量越大、劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大，簧的形变量越大、劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大，Ep=(1/2)kx2。(该公

3、式该公式(gngsh)不要求计算应用不要求计算应用)第1页/共16页第二页，共16页。重力势能重力势能(zhn l sh nn)的计算的计算【例【例1】沙河抽水蓄能电站自】沙河抽水蓄能电站自2003年投入运行以来，在缓解用电高峰电力紧年投入运行以来，在缓解用电高峰电力紧 张方面，取得了良好的社会效益和经济效益。抽水蓄能电站的工作原理张方面，取得了良好的社会效益和经济效益。抽水蓄能电站的工作原理 是，在用电低谷时是，在用电低谷时(如深夜如深夜)，电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水，电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水 池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电。如图，蓄水池池中，到用电高峰时，

4、再利用蓄水池中的水发电。如图，蓄水池(上游水上游水 库库)可视为长方体，有效总库容量可视为长方体，有效总库容量(可用于发电可用于发电)为为V，蓄水后水位高出下，蓄水后水位高出下游游 水面水面H，发电过程中上游水库水位最大落差，发电过程中上游水库水位最大落差(luch)为为d。统计资料表明。统计资料表明，该电站，该电站 年抽水用电为年抽水用电为2.4108 kWh，年发电量为，年发电量为1.8108 kWh。则下列计算。则下列计算结结 果正确的是果正确的是(水的密度为水的密度为，重力加速度为，重力加速度为g，涉及重力势能的计算均以，涉及重力势能的计算均以下下 游水面为零势能面游水面为零势能面)(

5、 ) A.能用于发电的水的最大重力势能能用于发电的水的最大重力势能Ep=VgH B.能用于发电的水的最大重力势能能用于发电的水的最大重力势能Ep=Vg(H-d/2) C.电站的总效率达电站的总效率达75 D.该电站的平均每天所发的电能可供给一个大城该电站的平均每天所发的电能可供给一个大城 市居民用电市居民用电(电功率以电功率以105 kW计计)约约10 h第2页/共16页第三页，共16页。 【解析】根据题意，电站的总效率【解析】根据题意，电站的总效率 =1.8108 kWh/(2.4108 kWh)100%=75%，故，故C正确正确；该水电站；该水电站 能用于发电的水的重力势能为水库中的水的重

6、力能用于发电的水的重力势能为水库中的水的重力mg与其与其(yq)“重心重心”(即在水面下即在水面下d/2处处)下降高度的乘积即下降高度的乘积即Ep=mg(H-d/2)Vg(H-d/2)，故，故A错，错，B对；由于年发电量为对；由于年发电量为1.8108 kWh，故每天发电量为，故每天发电量为1.8108 kWh/365=4.93105 kWh，可见能供约，可见能供约5 h，故，故D错。错。 找出上游水库中水的找出上游水库中水的“重心重心”，利用等效的方法求重力势，利用等效的方法求重力势能是解题能是解题(ji t)的关键。的关键。【答案【答案(d n)】B C第3页/共16页第四页，共16页。

7、1面积很大的水池，水深为面积很大的水池，水深为H，水面上浮着一正方体木块，木块边长为，水面上浮着一正方体木块，木块边长为a，密度为水的密度为水的1/2，质量为，质量为m。开始时，木块静止，如图所示，现用力。开始时，木块静止，如图所示，现用力F将木将木块缓慢地压到水池底，不计摩擦，求：块缓慢地压到水池底，不计摩擦，求：(1)木块从刚好木块从刚好(gngho)完全没入水中到停止在池底完全没入水中到停止在池底 的过程中，池水势能的改变量；的过程中，池水势能的改变量；(2)从开始到木块刚好从开始到木块刚好(gngho)完全没入水中的过程完全没入水中的过程 中，力中，力F所做的功。所做的功。【答案【答案

8、(d n)】(1)2mg(H-a) (2)(1/4)mga第4页/共16页第五页，共16页。考点考点(ko din)2 (ko din)2 动能定理动能定理 一、对动能定理的理解一、对动能定理的理解 1.动能定理的研究对象是单一物体，或者可以看作单一物体动能定理的研究对象是单一物体，或者可以看作单一物体的物体系统。的物体系统。 2.W表示所研究过程物体受的合外力表示所研究过程物体受的合外力(wil)做的功，也可以做的功，也可以是物体的所有外力是物体的所有外力(wil)做功的代数和。做功的代数和。 3.既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于

9、直线运动，又适用于曲线运动。动，又适用于曲线运动。 4.在应用动能定理解决问题时，动能定理中的位移、速度各在应用动能定理解决问题时，动能定理中的位移、速度各物理量都要选取同一个惯性参考系，一般都选地面为参考系。物理量都要选取同一个惯性参考系，一般都选地面为参考系。 5.恒力作用下的物体运动问题，凡不涉及加速度和时间及其恒力作用下的物体运动问题，凡不涉及加速度和时间及其运动过程的具体细节，可优先运用动能定理求解。运动过程的具体细节，可优先运用动能定理求解。 6.变力做功过程和某些曲线运动问题，用牛顿第二定律结合变力做功过程和某些曲线运动问题，用牛顿第二定律结合运动学公式往往难以求解，但用动能定理

10、则迎刃而解。运动学公式往往难以求解，但用动能定理则迎刃而解。 7.过程复杂又不需研究中间状态时，可以把多个过程看作一过程复杂又不需研究中间状态时，可以把多个过程看作一个全过程进行研究，应用动能定理更方便。个全过程进行研究，应用动能定理更方便。第5页/共16页第六页，共16页。 二、动能定理的应用二、动能定理的应用 1.用动能定理解题的步骤用动能定理解题的步骤 (1)选取研究对象，明确分析运动过程。选取研究对象，明确分析运动过程。 (2)分析受力及各力做功的情况，求出总功；也可由动能的变化求总功分析受力及各力做功的情况，求出总功；也可由动能的变化求总功。 (3)明确过程始、末状态的动能明确过程始

11、、末状态的动能Ek1及及Ek2。 (4)列方程列方程W=Ek2-Ek1，必要时注意分析题目潜在的条件，列辅助方程，必要时注意分析题目潜在的条件，列辅助方程进行求解。进行求解。 2.应用动能定理要注意的几个问题应用动能定理要注意的几个问题 (1)正确分析物体受力，要考虑正确分析物体受力，要考虑(kol)物体受到的所有力，包括重力。物体受到的所有力，包括重力。 (2)要弄清各力做功情况，计算时应把已知功的正、负代入动能定理表要弄清各力做功情况，计算时应把已知功的正、负代入动能定理表达式。达式。 第6页/共16页第七页，共16页。第7页/共16页第八页，共16页。【例【例2】2010年高考年高考(o

12、 ko)上海物理卷上海物理卷如图所示，倾角如图所示，倾角=37，质量，质量M=5 kg的粗糙斜面位于的粗糙斜面位于 水平地面上，质量水平地面上，质量m=2 kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经 t=2 s到达底端，运动路程到达底端，运动路程x=4 m，在此过程中斜面保持静止，在此过程中斜面保持静止(sin37=0.6,cos37=0.8, 取取g=10 m/s2)，求：，求： (1)地面对斜面的摩擦力大小与方向；地面对斜面的摩擦力大小与方向； (2)地面对斜面的支持力大小；地面对斜面的支持力大小； (3)通过计算证明木块在此过程中满足动能

13、定理。通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。动能定理动能定理(dn nn dn l)的推导的推导 【解析【解析(ji x)】 (1)隔离法：隔离法：m受力如图甲受力如图甲 对木块：对木块：mgsin-f1=ma,mgcos-FN1=0 因为因为x=(1/2)at2，得，得a=2 m/s2 所以所以f1=8 N,FN1=16 N 对斜面：设摩擦力对斜面：设摩擦力f向左，则向左，则f=FN1sin-f1cos =3.2 N，方向向左。，方向向左。 (如果设摩擦力如果设摩擦力f向右，则向右，则f=-FN1sin+f1cos=-3.2 N，同样方向向左。，同样方向向左。)(甲甲)第8页/共16页第九

14、页，共16页。 (2)斜面受力如图乙：地面对斜面的支持力大斜面受力如图乙：地面对斜面的支持力大小小FN=Mg+N1cos +f1sin=67.6 N (3)木块所受的力中有两个木块所受的力中有两个(lin )力做功。力做功。 重力做功：重力做功：WG=mgh=mgxsin=48 J 摩擦力做功：摩擦力做功：Wf=-fx=-32 J 合力做功或外力对木块做的总功：合力做功或外力对木块做的总功：W=WG+Wf=16 J 动能的变化动能的变化Ek=(1/2)mv2=(1/2)m(at)2=16 J 所以，合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化所以，合力做功或外力对木块做的总功等于动能的变化(增加

15、增加)，证毕。，证毕。【答案【答案(d n)】(1)3.2 N向左向左 (2)67.6 N(乙乙)第9页/共16页第十页，共16页。 2试应用牛顿第二定律并结合试应用牛顿第二定律并结合(jih)运动学公式推导动能定理。运动学公式推导动能定理。 【答案】如图所示，一物体【答案】如图所示，一物体(wt)在合力在合力F作用下，向右做作用下，向右做 匀加速运动，以匀加速运动，以v1、v2、l、F、m依次表示初速度、末速度、位移、合力和质量。依次表示初速度、末速度、位移、合力和质量。 则合力的功为：则合力的功为：W合合=Fl 据牛顿第二定律得：据牛顿第二定律得：F=ma 故故W合合=mal 据运动学公式

16、据运动学公式v22-v12=2ax得得 al=(1/2)(v22-v12) 故故W合合=m(1/2)(v22-v12)=(1/2)mv22-(1/2)mv12 而而Ek1=(1/2)mv12，Ek2=(1/2)mv22 故有：故有：W合合=Ek2-Ek1 即合力的功等于物体即合力的功等于物体(wt)动能的变化。动能的变化。第10页/共16页第十一页，共16页。动能定理动能定理(dn nn dn l)的应用的应用【例【例3】如图所示，质量为】如图所示，质量为m的物体从斜面上的的物体从斜面上的A处由静止滑下，由斜面底端进入水处由静止滑下，由斜面底端进入水 平面平面(pngmin)时速度大小不变，最

17、后停在水平面时速度大小不变，最后停在水平面(pngmin)上的上的B处。量得处。量得A、B两点间的水平两点间的水平 距离为距离为x，A点高为点高为h，已知物体与斜面及水平面，已知物体与斜面及水平面(pngmin)的动摩擦因数相同，求此动摩的动摩擦因数相同，求此动摩 擦因数擦因数=_。 【解析】设斜面与水平面所成的夹【解析】设斜面与水平面所成的夹角为角为，则物体，则物体 从从A到最低点，重力做到最低点，重力做功功WG=mgh 摩擦力做功摩擦力做功Wf=-mgcos(h/sin) 物体在水平面上运动时，只有滑动摩擦力做功物体在水平面上运动时，只有滑动摩擦力做功 Wf=-mg(x-h/tan) 解法

18、一：解法一：“隔离隔离(gl)”过程，分段研究，设最低点过程，分段研究，设最低点物体物体 速度为速度为v，物体由，物体由A到最低点根据动能定理得：到最低点根据动能定理得： mgh-mgcos(h/sin)=(1/2)mv2-0 物体在水平面上运动，同理有：物体在水平面上运动，同理有： -mg(x-h/tan)=0-(1/2)mv2 联立解得：联立解得：=h/x。第11页/共16页第十二页，共16页。 (1)对过程运用对过程运用“整体法整体法”或或“隔离法隔离法”并不影响解题结果，要看并不影响解题结果，要看研究问题的方便而定。在全过程列动能定理方程时，有些力不一定研究问题的方便而定。在全过程列动

19、能定理方程时，有些力不一定是全过程都起作用，要格外注意。是全过程都起作用，要格外注意。 (2)应用动能定理解题时，在分析应用动能定理解题时，在分析(fnx)过程的基础上无须探究过程的基础上无须探究运动过程的细节，只须考虑功及始末过程的动能即可，相比用牛顿运动过程的细节，只须考虑功及始末过程的动能即可，相比用牛顿定律求解思路更简捷。定律求解思路更简捷。 解法解法(ji f)二：从二：从A到到B全过程由动能定理得：全过程由动能定理得：mgh-mgcosh/sin-mg(x-hcot)=0 解得解得=h/x。【答案【答案(d n)】h/x第12页/共16页第十三页，共16页。 3冰壶比赛是在水平冰面

20、上进行的体育项目，比赛场地示意图如图所示。比冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地示意图如图所示。比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O。为使冰壶滑行得更远。为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方(qinfng)的冰面，设冰壶与冰的冰面，设冰壶与冰面间的动摩擦因数为面间的动摩擦因数为1=0.008，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减小用毛刷擦冰面后动摩擦因数减小至至2=0.004

21、。在某次比赛中，运。在某次比赛中，运动员使冰壶动员使冰壶C在投掷线中点处以在投掷线中点处以2 m/s的速度沿虚线滑出。为使冰壶的速度沿虚线滑出。为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心能够沿虚线恰好到达圆心O点，运动点，运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少？员用毛刷擦冰面的长度应为多少？(g取取10 m/s2)【答案【答案(d n)】10 m第13页/共16页第十四页，共16页。用动能定理用动能定理(dn nn dn l)求变力的功求变力的功【例【例4】用汽车从井下提重物】用汽车从井下提重物(zhn w)，重物，重物(zhn w)质量为质量为m，定滑轮高为，定滑轮高为H，如图所示，已知，如图所示，已知 汽车由汽车由A点静止开始运动至点静止开始运动至B点时的速度为点时的速度为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。 这一过程中轻绳的拉力做功多大？这一