新教科版第5章第2讲动能定理及其应用课件（31张）

第2讲动能定理及其应用第五章内容索引0102强基础固本增分研考点精准突破强基础固本增分一、动能1.定义:物体由于

运动

而具有的能。

3.单位:

焦耳

,1J=1N·m=1kg·m2/s2。

4.标矢性:动能是

标量

,动能与速度方向

无关

。

也叫动能的增量5.动能的变化:物体

末动能

与

初动能

之差,易错辨析·判一判(1)一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变化。(

√

)(2)动能不变的物体一定处于平衡状态。(

×

)(3)物体在合力作用下做变速运动时,动能一定变化。(

×

)二、动能定理

不用规定正方向,但要明确各力做功的正负

1.内容:在一个过程中合力对物体所做的功,等于物体在这个过程中

动能的变化

。

所有外力做功的代数和3.物理意义:

合力

做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

曲线运动

。

(2)动能定理既适用于恒力做功,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

分阶段

作用。

5.应用动能定理时,物体的位移、速度都应以地面或相对地面静止的物体为参考系。易错辨析·判一判(4)物体所受的合力为零,物体的动能一定不变。(

√

)(5)物体的动能不变,所受的合力必定为零。(

×

)(6)有力对物体做正功,物体的动能必定增加。(

×

)教材情境·想一想根据人教版教材必修第二册P88“科学方法”想一想:教材推导动能定理时运用了什么科学方法?提示

演绎推理法。研考点精准突破考点一对动能、动能定理的理解(自主探究)1.动能与动能的变化的区别(1)动能与动能的变化是两个不同的概念,动能是状态量,动能的变化是过程量。(2)动能没有负值,而动能变化量有正负之分。ΔEk>0表示物体的动能增加,ΔEk<0表示物体的动能减少。2.对动能定理的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程。(2)动能定理叙述中所说的“力”,既可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是电场力、磁场力或其他力。对点演练1.(多选)如图所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以恒定的外力拉B,使A、B间产生相对滑动,如果以地面为参考系,A、B都向前移动一段距离。在此过程中(

)A.外力F做的功等于A和B动能的增量对A的摩擦力所做的功,等于A的动能增量对B的摩擦力所做的功,等于B对A的摩擦力所做的功D.外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和答案

BD解析

外力F做的功等于A、B动能的增量与A、B间摩擦产生的内能之和,A错误;A所受的合力等于B对A的摩擦力,对A运用动能定理,则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量,B正确;A对B的摩擦力做负功,B对A的摩擦力做正功,由于A在B上滑动,A、B相对于地的位移不等,故二者做功不相等,C错误;对B应用动能定理,WF-Wf=ΔEkB,即WF=ΔEkB+Wf,即外力F对B做的功,等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和,D正确。2.(2023河南洛阳模拟)如图所示,将质量相等的a、b两球从同一水平地面同时向上抛出,a被抛出时的初速度大小为v0,方向竖直向上,b被抛出时初速度方向与水平方向夹角为53°,此后两球在空中运动过程中,始终处在同一高度,不计空气阻力,两球在运动过程中任意时刻的(

)A.速度大小之比为定值B.速度大小之差为定值C.动能大小之比为定值D.动能大小之差为定值答案

D解析

b做斜抛运动,将b的速度沿水平方向和竖直方向分解,则b在竖直方向也做竖直上抛运动,在水平方向做匀速直线运动,由于两球在空中运动过程中,始终处在同一高度,则根据竖直上抛运动规律可知,b在竖直方向的初速考点二动能定理的应用(师生共研)应用动能定理的四点注意1.动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。2.应用动能定理的关键在于对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析,并画出运动过程的草图,借助草图理解物理过程之间的关系。3.当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能定理求解;当所求解的问题不涉及中间的速度时,也可以全过程应用动能定理求解,这样更简便。4.列动能定理方程时,必须明确各力做功的正、负,确实难以判断的先假定为正功,最后根据结果加以检验。思维点拨

(1)根据重力做功的特点直接求出从A滑到B的过程中重力所做的功;(2)A→C过程由动能定理可求C点速度,在C点由牛顿第二定律可求运动员在C点运动受到的支持力,进一步可求运动员对轨道的压力;(3)A→D过程由动能定理可求在D点时的速度,由斜抛运动的规律可求HG两点间的高度差。答案

(1)1.38×104J

(2)2680N

方向竖直向下(3)29.3m解析

(1)由WG=mgh可知WG=1.38×104

J。(2)由A→C由动能定理得可得轨道对运动员的支持力FN'=2

680

N根据牛顿第三定律可得对轨道的压力大小FN=2

680

N,方向竖直向下。另外FG的高度差Δh2=(x1-xDE)tan

α=13.5

m所以Δh=Δh1+hEF+Δh2=29.3

m。规律方法

应用动能定理的流程

对点演练3.(多选)(2023河北邢台五校期中联考)如图所示,粗糙水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物块(可视为质点)将弹簧压缩至A点并由静止释放后向右弹开,当它经过B点进入圆形导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能到达最高点C。物块与粗糙水平面AB之间的动摩擦因数为μ,AB部分长为L,重力加速度为g,下列说法正确的是(

)C.物块从B点运动至C点的过程中阻力做的功为mgRD.物块在A点时弹簧的弹性势能为μmgL+3mgRBD答案

(1)0.01

(2)0.5

(3)Ek=56-L(J),其中0≤L≤28m解析

(1)冰壶在从A到O的过程中,由动能定理得-μmgL1=0-Ek0解得μ=0.01。(2)在BC区域擦拭后由动能定理得-μmg(L1-L2)-kμmgL2=0-Ek1解得k=0.5。(3)仍使冰壶恰好停在O点,投壶手投掷的初动能应满足-μmg(L1-L)-kμmgL=0-Ek可得,初动能Ek与擦冰长度L的关系为Ek=56-L(J),其中0≤L≤28

m。考点三动能定理的图像问题(师生共研)1.解决物理图像问题的基本步骤(1)观察题目给出的图像,弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义。(2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。(3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线与坐标轴围成的面积所对应的物理意义,根据对应关系列式解答问题。2.三类图像所围“面积”的含义

典例2.(2023江苏南京模拟)从地面竖直向上抛出一物体,其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为零势能面,该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示,重力加速度g取10m/s2。由图中数据可得(

)A.物体的质量为2kgB.h=2m时,物体的动能Ek=30JC.物体上升过程中所受的阻力为2.5ND.从地面至h=4m,物体的动能减少了40J答案

C解析

根据题图可知h=4

m时物体的重力势能mgh=40

J,解得物体质量m=1

kg,A错误;从题图可知,当物体上升4

m时,机械能减少了10

J,则物体上升过程中克服阻力所做的功W=Ffh=10

J,可知物体上升过程中所受的阻力Ff=2.5

N,从物体开始抛出至上升到h=2

m的过程中,由动能定理有-mgh-Ffh=Ek-50

J,解得

Ek=25

J,B错误,C正确;从物体开始抛出至上升到h=4

m的过程中,由动能定理有-mgh-Ffh=Ek-50

J,解得

Ek=0,可知从地面至h=4

m,物体的动能减少50

J,D错误。规律方法

动能定理与图像结合问题的分析方法(1)首先看清所给图像的种类(如v-t图像、F-t图像、Ek-t图像等)。(2)挖掘图像的隐含条件——得出所需要的物理量,如由v-t图像所包围的“面积”求位移,由F-x图像所包围的“面积”求功等。(3)分析有哪些力做功,根据动能定理列方程,求出相应的物理量。对点演练5.质量m=10kg的物体只在变力F作用下沿水平方向做直线运动,F随坐标x的变化关系如图所示。若物体从坐标原点处由静止出发,则物体运动到x=16m处时的速度大小为(

)答案

C解析

由于物体只在变力F作用下运动,可知物体所受外力的合力即为F,则F-x图像中图线与x轴围成的面积表示合力F所做的功,则这段过程中,答案

A解析

物体在斜面上运动时,设水平位移为x,斜面倾角为θ