创新设计浙江鸭2018版高考物理总复习第5章机械能守恒定律第2课时动能和动能定理及应用课件

第2课时动能和动能定理及应用考点一动能动能定理(d/d)[基础过关]一、动能1.定义：物体由于_____而具有的能叫动能。2.公式：Ek＝_________。3.单位：_____，1J＝1N·m＝1kg·m2/s2。4.矢标性：动能是_____，只有正值。5.状态量：动能是________，因为v是瞬时速度。运动焦耳标量状态量二、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___________。2.表达式：W＝______________或W＝Ek2－Ek1。3.物理意义：_______的功是物体动能变化的量度。4.适用条件 (1)动能定理既适用于直线运动，也适用于_________。 (2)既适用于恒力做功，也适用于_________。 (3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以_________ _____。动能的变化合外力曲线运动变力做功不同时作用答案D2.(2015·浙江10月学考)如图所示是公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。质量m＝2.0×103kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v1＝36km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l＝350m、下降高度h＝50m时到达“避险车道”，此时速度表示数v2＝72km/h。(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量；(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；(g取10m/s2)(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin17°≈0.3)。答案(1)3.0×105J(2)2×103N(3)33.3m【例题】

在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到vmax后立即关闭发动机直到停止，汽车的速度－时间图象如图所示。设汽车的牵引力为F，摩擦力为Ff，全过程中牵引力做功W1，克服摩擦力做功W2。以下判断中正确的是(

) A.F∶Ff＝1∶3 B.F∶Ff＝3∶1 C.W1∶W2＝1∶1 D.W1∶W2＝1∶3答案C[精练题组]1.在光滑水平面上，质量为2kg的物体以2m/s的速度向东运动，若对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是(

) A.16J B.8J C.－4J D.0答案C2.用同样的水平力分别沿光滑水平面和粗糙水平面推动同一个木块，都使它们移动相同的距离。两种情况下推力的功分别是W1、W2，木块最终获得的动能分别为Ek1、Ek2，则(

) A.W1＝W2，Ek1＝Ek2 B.W1≠W2，Ek1≠Ek2 C.W1＝W2，Ek1≠Ek2 D.W1≠W2，Ek1＝Ek2解析根据功的表达式W＝Fl，可知在力和位移相等时，做功相等。根据动能定理W合＝ΔEk，光滑水平面W合1＝Fl，粗糙水平面W合2＝Fl－Ffl，可见两种情况下合力的功不同，因此最终获得的动能不同，C正确。答案C答案CD4.如图所示，物体在离斜面底端4m处由静止滑下，若物体与各面间的动摩擦因数均为0.5，斜面倾角为37°，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？解析对物体在斜面上和平面上时分别进行受力分析，如图所示。在下滑阶段有FN1＝mgcos37°，故F1＝μFN1＝μmgcos37°答案1.6m5.在赛车场上，为了安全起见，车道外围 都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞 围栏时起缓冲器作用。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2kg，A、B之间的距离为L2＝3m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4m/s，水平向右。g取10m/s2。求：(1)赛车和地面间的动摩擦因数；(2)弹簧被压缩的最大距离。答案(1)0.2(2)4.5m[基础过关]1.动能定理适用于直线运动，也可用于曲线运动；动能定理适用于恒力做功，也可用于变力做功；动能定理可分段处理，也可整过程处理。2.解决多过程问题的策略： (1)分解过程(即将复杂的物理过程分解成若干简单过程处理) (2)整个过程用动能定理考点二动能定理的应用(d/d)【过关演练】1.质量为m＝2kg的物体，在光滑水平面上以v1＝6m/s的速度匀速向西运动，若有一个大小为8N、方向向北的恒力F作用于物体，在t＝2s内物体的动能增加了() A.28J B.64J C.32J D.36J答案B2.如图所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F的作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，则力F所做的功为(

) A.mglcosθ B.mgl(1－cosθ) C.Flsinθ D.Fl解析小球从P点移到Q点时，受重力、绳子的拉力和水平拉力F，由受力平衡知：F＝mgtanθ，随θ的增大，F也增大，故F是变力，因此不能直接用公式W＝Flcosα求解。从P缓慢拉到Q，由动能定理得：WF－mgl(1－cosθ)＝0(小球缓慢移动，速度可视为大小不变)，即WF＝mgl(1－cosθ)。答案B[要点突破]要点一动能定理在求功中应用1.应用动能定理既可以求恒力做的功，也可以求变力做的功，它可以使得一些可能无法进行研究的复杂的力学过程变得易于掌握和理解。2.动能定理虽是在恒力做功、直线运动中推导出来的，但也可用于变力做功、曲线运动的情况。特别是对于有往复运动等复杂过程的问题可全程考虑。

【例1】

(2016·杭州七校学考模拟)张伟同学参加学校运动会立定跳远项目比赛，起跳直至着地过程如图所示，测量得到比赛成绩是2.5m，目测空中脚离地最大高度约0.8m，忽略空气阻力，则起跳过程该同学所做功最接近(

) A.65J B.750J C.1025J D.1650J答案B要点二动能定理解决多过程问题

解决多过程问题应优先考虑应用动能定理(或功能关系)，从而使问题得到简化。能解决的几个典型问题如下： (1)不涉及加速度、时间的多过程问题。 (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题。 (3)变力做功的问题。【例2】

如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则(

)答案C要点三用动能定理解决平抛运动、圆周运动问题1.平抛运动和圆周运动都属于曲线运动，若只涉及位移和速度而不涉及时间，应优先考虑用动能定理列式求解。2.动能定理的表达式为标量式，不能在某一个方向上列动能定理方程。【例3】

如图所示，摩托车做特技表演时，以v0＝10.0m/s的初速度冲向高台，然后从高台水平飞出。若摩托车冲向高台的过程以P＝4.0kW的额定功率行驶，冲到高台上所用时间t＝3.0s，人和车的总质量m＝1.8×102kg，台高h＝5.0m，摩托车的落地点到高台的水平距离x＝10.0m。不计空气阻力，取g＝10m/s2。求：(1)摩托车从高台飞出到落地所用时间；

(2)摩托车落地时速度的大小；

(3)摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功。答案A2.如图所示，木盒中固定一质量为m的砝码，木盒和砝码在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止。现拿走砝码，而持续加一个竖直向下的恒力F(F＝mg)，若其他条件不变，则木盒滑行的距离(

) A.不变 B.变小 C.变大 D.变大变小均可能答案B3.(2016·浙江金华学考模拟)如图所示，粗糙的AB水平面与竖直平面内的光滑弯曲轨道BC在B点相接。一小物块从AB上的D点以初速度v0＝8m/s出发向B点滑行，DB长为L＝12m，小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2，求： (1)小物块滑到B点时的速度大小vB； (2)小物块沿弯曲轨道上滑的最大高度h。答案(1)4m/s(2)0.8m4.如图所示，在竖直平面内固定一半径

R为2m、圆心角为120°的光滑圆弧 轨道BEC，其中点E是最低点。在B、

C两端平滑、对称地连接AB、CD两 段粗糙直轨道，直轨道上端A、D与最低点E之间的高度差h均为2.5m。现将质量为0.01kg的小物块由A点静止释放，物块与直轨道间的动摩擦因数均为0.25，取g＝10m/s2。求： (1)小物块从静止释放到第一次过E点时重力做的功； (2)小物块第一次通过E点时的动能大小； (3)小物块在E点时受到支持力的最小值。答案(1)0.25J(2)0.23J(3)0.2N5.如下图甲所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面AB的A处连接一粗糙水平面OA，OA长为4m。有一质量为m的滑块，从O处由静止开始受一水平向右的力F作用。F只在水平面上按图乙所示的规律变化