【名师点金】高考物理一轮复习 5.2动能定理课件 新人教

第2讲动能定理知识建构技能建构1.定义:物体由于①运动而具有的能.一、动能2.公式:②Ek=

mv2,式中v为瞬时速度.3.矢标性:动能是③标量,只有正值,动能与速度的方向④无关.知识建构技能建构4.动能是状态量,动能的变化是过程量,等于⑤末动能减初动能,即Δ

Ek=⑥Ek2-Ek1.注意:动能具有相对性,其数值与参考系的选择有关,一般取地面为参

考系.二、动能定理知识建构技能建构内容合外力对物体所做的功等于物体⑦

动能的变化表达式W=ΔEk=⑧

m

-

m

对定理的理解W>0,物体的动能⑨增加W<0,物体的动能⑩减少W=0,物体的动能

不变知识建构技能建构适用条件(1)动能定理既适用于直线运动,也

适用于

曲线运动(2)既适用于恒力做功,也适用于

变

力做功(3)力可以是各种性质的力,既可以

同时作用,也可以

不同时作用知识建构技能建构注意:①动能定理的研究对象一般是单个物体或几个处于相对静止

状态的物体组成的系统.②应用动能定理时,一定要指明研究对象和研究过程.③动能定理对应的是一个过程,并且它只涉及物体初、末状态的动

能和整个过程中合外力做的功,它不涉及物体运动过程中的加速度

、时间以及中间状态的速度和动能,因此用它处理问题比较方便.④做功的过程就是能量转化的过程,动能定理表达式中的“=”的意

义是一种因果关系在数值上相等的符号,它并不意味着“功就是动

能增量”,也不意味着“功转变成了动能”,而是意味着“功引起物

体动能的变化”.⑤动能定理公式两边的每一项都是标量,因此动能定理是一个标量方程.知识建构技能建构1.物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所示.下列表述正

确的是

(

)A.在0~1s内,合外力做正功B.在0~2s内,合外力总是做正功C.在1s~2s内合外力不做功D.在0~3s内,合外力总是做正功【解析】根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的变化,0~1s

内动能增加,所以合外力做正功,选项A正确;0~2s内动能先增加后

减少,合外力先做正功后做负功,选项B错误;1s~2s内动能减少,合

外力做负功,选项C错误;0~3s内动能变化量为零,合力做功为零,选

项D错误.【答案】A知识建构技能建构2.如图所示,质量为m的物块与转台之间的最大静摩擦力为物块重力

的k倍,物块与转轴OO'相距R,物块随转台由静止开始转动,当转速增

加到一定值时,物块即将在转台上滑动.在物块由静止到滑动前的这

一过程中,转台的摩擦力对物块做的功为

(

)A.0

B.2πkmgRC.2kmgR

D.

kmgR【解析】物块在转台上即将滑动时,最大静摩擦力提供向心力,即kmg=

在这一过程中对物块用动能定理知识建构技能建构W=

mv2

由上式知,,转台对物块所做的功W=

kmgR,D对.【答案】D知识建构技能建构3.物体沿直线运动的v-t图象如图所示,已知在第1s内合外力对物体

做的功为W,则

(

)A.从第1s末到第3s末合外力做功为4WB.从第3s末到第5s末合外力做功为-2WC.从第5s末到第7s末合外力做功为WD.从第3s末到第4s末合外力做功为-0.75W知识建构技能建构【解析】设最大速度等等于v,根据动能定理理,第1s内合外力做功功W=.物体在第1s到第3s内做匀速直线线运动,所以从第1s末到第3s末合外力做功功为零,A错误;从第3s末到第5s末合外力做功功等于动能变化量,0-=-W,故B错误;同理从第5s末到第7s末合外力做功功-0=W,从第3s末到第4s末动能变化为为-=-,所以C、D正确.【答案】CD知识建构技能建构4.如图甲所所示,某人通通过一根跨过过定滑轮的轻轻绳提升一个个质量为m的重物,开始时时人在滑轮的的正下方,绳绳下端A点离滑轮的距距离为H.人由静止拉着绳向向右移动,当当绳下端到达达B点位置时,人人的速度为v,绳与水平面夹角为θ.问在这个过过程中,人对对重物做了多多少功?甲知识建构技能建构【解析】当绳下端由A点移到B点时,重物上升的高高度为:h=-H=重物克服重力力做功为:WG=乙知识建构技能建构【答案】+知识建构技能建构例1一质质量为m的小球,用用长为l的轻绳悬挂挂于O点.小球在在水平拉力F作用下,从从平衡位置置P点缓慢移动动到Q点,如图所所示,则拉拉力F做的功为()A.mglcosθB.mgl(1-cosθ)C.FlcosθD.Flθ一、对动能能定理的理理解知识建构技能建构【名师点金】将小球从位位置P缓慢拉到位位置Q的过程中,球在任一位位置均可看做做处于平衡衡状态,由平衡条件件可得F=mgtanθ.可见,随着θ角的增大,F也在增大,因此F是变力.而变力做功功是不能用用功的定义义求解的,应从功和能能关系的角角度来求拉拉力F做的功.知识建构技能建构【规范全解】小球受重力力、水平拉拉力和绳子子拉力的作作用,其中绳子拉力对小球球不做功,水平拉力对对小球做功功设为W,小球克服重重力做功mgl(1-cosθ).小球缓慢移移动时可认认为动能始始终为0,根据动能定定理有:W-mgl(1-cosθ)=0,则得:W=mgl(1-cosθ),正确选项为为B.【答案】B知识建构技能建构(1)动能能定理既适适用于恒力力作用过程程,也适用用于变力作作用过程.方法概述动能定理理理解的注意意事项:(2)动能能定理既适适用于物体体做直线运运动的情况况,也适用用于物体做做曲线运动的情况况.知识建构技能建构(4)动能能定理的研研究过程既既可以是针针对运动过过程中的某某个具体过过程,也可以是针针对运动的的全过程.(3)动能能定理的研研究对象既既可以是单单个物体,也可以是是几个物体体所组成的一个系系统.(5)动能能定理的计计算式为标标量式,动动能Ek=mv2中的v为相对同一一参考系的速度.知识建构技能建构(6)在W=ΔEk=Ek2-Ek1中,W是合外力(包括重力力)所做的的总功或所所有外力对物体所做做功的代数数和,正功功取正值计计算,负功功取负值计计算;Ek2-Ek1为动能的增量量,即为末末状态的动动能与初状状态的动能能之差,而而与物体的的运动过程无关关.知识建构技能建构变式训练1如图甲甲所示,DO是水平的,AB是斜面,一一个物体从从高为h的斜面体的的顶端A由静止开始始沿AB滑下,当物物体到达D点时速度大大小为v0.如果把斜斜面改为AC,让该物体体从斜面体体的顶端A由静止开始始沿AC滑下,已知知物体与斜斜面之间的的动摩擦因因数处处相相同且不为为零.那么,当物体体到达D点时速度()A.大于v0B.等于v0C.小于v0D.取决于于斜面的倾倾角甲知识建构技能建构【规范全解】如图乙所示示,物体沿斜面面滑动的过过程可以应应用动能定定理分析.物体沿ABD滑动的过程程:mgh-μmgcosα·sAB-μmgsBD=m-0乙知识建构技能建构【答案】B知识建构技能建构例2一列列车沿平直直铁轨行驶驶时,车厢厢所受阻力力大小恒为为Ff=2×103N.列车从从车站由静静止开出时时,车头对对车厢的牵牵引力恒为为F=6×103N,当行驶驶一段距离离x1=50m后,车厢厢与车头脱脱钩,求脱脱钩后车厢厢向前滑行的距距离x2.二、动能定定理的应用用技巧知识建构技能建构【名师点金】动能定理是是高中物理理中应用最最为广泛的的定理之一一,其优越性在于于动能定理理既适用于于直线运动动,也适应于曲曲线运动;既适用于恒力做功功,也适用于变变力做功;力既可以是是分段作用用,也可以是持持续作用.由于动能定定理中不涉涉及物体的的加速度和和运动时间间,因此应用动动能定理解题题非常方便便.许多利用运运动学规律律和牛顿第第二定律可可以解决的问题,如果利用动动能定理来来解决则更更为方便;许多利用牛牛顿运动定律不好解解决的问题题,应用动能定定理却可以以轻松解决决.知识建构技能建构【规范全解】解法一运运用运动学学规律和牛牛顿第二定定律求解.以车厢为研研究对象,它的运动动过程可以以分为两段段.脱钩前车厢厢做匀加速速运动,由由牛顿第二二定律可得得车厢的加加速度:a1===m/s2所以,由运运动学公式式-=2a1x1可得车厢脱脱钩时的速速度:v1==200m/s脱钩后车厢厢做匀减速速运动,由由牛顿第二二定律可得得车厢的加加速度:a2===-m/s2所以以,由由运运动动学学公公式式-=2a2x2可得得脱脱钩钩后后车车厢厢向向前前滑滑行行的的距距离离:知识识建建构构技能能建建构构x2==100m.解法法二二运运用用动动能能定定理理求求解解.取全全过过程程为为研研究究对对象象,由由动动能能定定理理可可得得:Fx1-Ff(x1+x2)=0解得得:x2=100m.【答案案】100m方法法概概述述动能能定定理理建建立立起起了了过过程程量量(功功)和和状状态态量量(动动能能)间间的的联联系系.动动能能定定理理的应应用用方方法法可可以以概概括括为为八八个个字字““一一个个过过程程,两两个个状状态态””,具具体体步步骤骤是:知识识建建构构技能能建建构构1.确确定定研研究究对对象象和和研研究究过过程程.一一般般情情况况下下,动动能能定定理理的的研研究究对对象象是是单单个物物体体,也也可可以以是是不不存存在在相相对对运运动动的的系系统统.2.对对研研究究对对象象进进行行受受力力分分析析.注注意意研研究究对对象象以以外外的的物物体体施施于于研研究究对对象的的力力都都要要分分析析,包包括括重重力力.3.写写出出该该过过程程中中合合外外力力做做的的功功,或或分分别别写写出出各各个个力力做做的的功功(注注意意功功的的正负).如果研研究过程程中物体体受力情情况有变变化,要要分别写写出该力力在各个个阶段做的的功.知识建构构技能建构构4.写出出物体的的初、末末动能.5.按照照动能定定理列式式求解.在列式式时方程程的左边边一定是是合外力力的功,方程的右右边才是是动能的的变化量量.(这这体现了了功是能能量转化化的量度度).知识建构构技能建构构变式训练练2在在很多杂杂技表演演中,为为了保证证演员的的安全,在演员员身上都系着安安全绳.当演员员不慎从从空中掉掉下时,安全绳绳不但能能让演员员免于跌落地面面,还能能起到一一定的缓缓冲作用用,防止止演员受受伤.设设在某次次表演中,质量量为m=60kg的的演员不不慎从空空中跌落落,在安安全绳拉拉直之前前,演员员竖直下落落了h1=1.25m,接着着演员在在安全绳绳的作用用下又运运动了0.75m.求安全绳绳对演员员的平均均作用力力.知识建构构技能建构构【规范全解解】解法一设设演员员在安全全绳刚好好伸直时时速度为为v.对该过程应用动动能定理理:mgh1=mv2解得v==5m/s.设安全绳绳对演员员的平均均作用力力为f,从安全全绳刚好好伸直到到演员运运动到最低点过过程应用用动能定定理mgh2-fh2=mv2解得f=1600N.解法二设设安全全绳对演演员的平平均作用用力为f,选全过过程来研研究,应应用动能定理mg(h1+h2)-fh2=0解得:f=1600N.【答案】1600N知识建构构技能建构构高考真题题1(2010年高考·全国理综综卷Ⅱ)如图所示示,MNP为竖直面面内一固定定轨道,其圆弧段段MN与水平段段NP相切于N,P端固定一一竖直挡挡板.M相对于N的高度为为h,NP长度为s.一物块自自M端从静止止开始沿沿轨道下滑,与挡板发发生一次次完全弹弹性碰撞撞后停止止在水平平轨道上上某处.若在MN段的摩擦擦可忽略略不计,物块与NP段轨道间间的滑动动摩擦因因数为μ,求物块停停止的地地方与N点距离的的可能值值.知识建构构技能建构构【解析提示示】物块从静静止下滑滑到最终终停下来来的过程程受重力力、摩擦擦力和轨道道支持力力的作用用.根据动能能定理或或功能关关系求出出物块克克服摩擦力做功功,进而求出出物块在在摩擦力力作用下下通过的的路程.【命题分析析】本题为计计算题,考查变力力做功的的求解及及功能关关系.知识建构构技能建构构【规范全解解】根据功能能原理,在物块从从开始下下滑到静静止的过过程中,物块重力势势能减小小的数值值ΔEp与物块克克服摩擦擦力所做做功的数数值W相等,即ΔEp=W设物块质质量为m,在水平平滑道上上滑行的的总路程程为s',则ΔEp=mghW=μmgs'设物块在在水平轨轨道上停停住的地地方与N点的距离离为d.若物块块在与P碰撞后,在在到达圆圆弧形轨轨道前停停止,则则s'=2s-d知识建构构技能建构构联立解得得:d=2s-此结果在在≤2s时有效.若>2s,则物块块与P碰撞后,可再一一次滑上上圆弧形轨道道,滑下下后在水水平轨道道上停止止,此时时有s'=2s+d联立解得得:d=-2s.【答案】物块停止止的位置置距N的距离可可能为2s-或-2s知识建构构技能建构构考向预预测1质质量为为m=1kg的小小物块块轻轻轻放在在水平平匀速速运动动的传传送带上的的P点,随随传送送带运运动到到A点后水水平抛抛出,小物物块恰恰好无无碰撞撞的沿沿圆弧切切线从从B点进入入竖直直光滑滑圆孤孤轨道道下滑滑.B、C为圆弧弧的两两端点点,其连线线水平平.已已知圆圆弧半半径R=1.0m圆圆弧对对应圆圆心角角θ=106°,轨道道最低点为为O,A点距水水平面面的高高度h=0.8m.小物物块离离开C点后恰恰能无无碰撞撞的沿固固定斜斜面向向上运运动,0.8s后后经过过D点,物物块与与斜面面间的的动摩摩擦因因数为μ1=.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求求:知识建建构技能建建构(2)小物物块经经过O点时对对轨道道的压压力.(1)小物物块离离开A点时的的水平平初速速度v1.(3)斜面面上CD间的距距离.知识建建构技能建建构(4)假设设小物物块与与传送送带间间的动动摩擦擦因数数为μ2=0.3,传送送带的的速度度为5m/s,则则PA间的距距离是是多少少?【解析】(1)对小物物块,由A到B竖直方方向上上有:=2gh在B点tan=,所以以v1=3m/s.知识建建构技能建建构(2)对小小物块块,由由B到O有:mgR(1-sin37°)=m-m其中vB=m/s=5m/s在O点:FN-mg=m,所以FN=43N由牛顿第三三定律知小小物块对轨轨道的压力力为FN'=43N.知识建构技能建构(3)物块块沿斜面上上滑:mgsin53°+μ1mgcos53°=ma1所以a1=10m/s2物块沿斜面面下滑:mgsin53°-μ1mgcos53°=ma2,得a2=6m/s2由机械能守守恒知vC=vB=5m/s小物块由C上升到最高高点历时t1==0.5s小物块由最最高点回到到D点历时t2=0.8s-0.5s=0.3s故sCD=t1-a2解得sCD=0.98m.知识建构技能建构(4)小物物块在传送送带上加速速过程:μ2mg=ma3PA间的距离是是sPA==1.5m.【答案】(1)3m/s(2)43N(3)0.98m(4)1.5m知识建构技能建构高考真题2(2011年高考考·浙江理理综卷)节节能混合动动力车是一一种可以利用汽油及及所储存电电能作为动动力来源的的汽车.有有一质量m=1000kg的的混合动力轿轿车,在平平直公路上上以v1=90km/h匀匀速行驶,发动机的的输出功率P=50kW.当驾驾驶员看到到前方有80km/h的限限速标志时时,保持发发动机功率不变变,立即启启动利用电电磁阻尼带带动的发电电机工作给给电池充电电,使轿车做减减速运动,运动L=72m后,速度度变为v2=72km/h.此过程中中发动机功率的的用于轿车的的牵引,用于供给发发电机工作作,发动机机输送发电机的能量量最后有50%转化化为电池的的电能.假假设轿车在在上述运动动过程中所受阻阻力保持不不变.求:知识建构技能建构(2)轿车车从90km/h减速到72km/h过程程中,获得得的电能E电.(1)轿车车以90km/h在平直公公路上匀速速行驶时,所受阻力力F阻的大小.(3)轿车车仅用其在在上述减速速过程中获获得的电能能E电维持72km/h匀速运动的距离L'.知识建构技能建构【命题分析】本题是对机机车启动问问题的创新新性考查,解决问题的的依据和方法是是考生所熟熟悉的,但题目情境境比较新颖颖.首先是材料料新,以节能混合动力力车为题材材;其次是考查查角度新,没有直接考考查机车启启动问题的运动过过程,而是从能量量转化与守守恒的角度度考查考生生获取信息息的能力.知识建构技能建构【解析提示】审题过程中中弄清楚发发动机输出出功率的分分配是解题题的关键.本题第(1)问是一道常常见习题,根据牵引力力与功率的的关系直接接求解;第(2)问属变力做做功,用动能定理理求解;第(3)问根据能量量关系求解解.知识建构技能建构【规范全解】(1)汽车牵引力力与输出功功率关系为为:P=F牵v将P=50kW,v1=90km/h=25m/s代入入得:F牵==2×103N当轿车匀速速行驶时,牵引力与与阻力大小小相等,有有:F阻=2×103N.知识建构技能建构(2)在减减速过程中中,注意到到发动机只只有P用于汽车的的牵引.根根据动能定定理有:Pt-F阻L=m-m代入数据得得:Pt=1.575×105J电源获得的的电能为:E电=0.5×Pt=6.3×10