高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖

第2课时动能动能定理第2课时动能动能定理【备考建议】

1.明确动能定义,动能定理的内容.2.能解决动能定理与图像结合、多过程运动等实际问题.【备考建议】1.明确动能定义,动能定理的内容.2.能解决动考点一动能定理及其应用1.动能(1)定义:物体由于

而具有的能.(2)公式:Ek=

.(3)物理意义:动能是状态量,是

,只有正值,动能与速度方向

.(4)单位:

,1J=1N·m=1kg·m2/s2.运动标量无关焦耳末动能初动能考点一动能定理及其应用1.动能运动标量无关焦耳末动能初动能2.动能定理(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

.

.(2)表达式:W=ΔEk=

=

.(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Ek2-Ek1合力曲线运动变力做功不同时作用2.动能定理动能的变化Ek2-Ek1合力曲线运动变力做功不同(5)应用动能定理的流程(5)应用动能定理的流程高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖【典例1】(2016·全国Ⅲ卷,20)(多选)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面,在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则(

)AC【典例1】(2016·全国Ⅲ卷,20)(多选)如图,一固定〚思路点拨〛

(1)质点在下滑过程中,受到的重力做正功,支持力不做功,摩擦力做负功.(2)在最低点时,支持力和重力的合力提供向心力.〚思路点拨〛(1)质点在下滑过程中,受到的重力做正功,支持反思总结应用动能定理的注意事项(1)动能定理往往用于单个物体的运动过程,由于不涉及加速度及时间,比动力学研究方法要简便.(2)应用动能定理时,必须明确各力做功的正、负.当一个力做负功时,可设物体克服该力做功为W,将该力做功表达为-W,也可以直接用字母W表示该力做功,使其字母本身含有负号.反思总结应用动能定理的注意事项【即时训练1】(2018·湖南衡阳模拟)(多选)如图所示,长为L的长木板水平放置,在木板的A端放置一个质量为m的小物块,现缓慢地抬高A端,使木板以左端为轴转动,当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动,此时停止转动木板,小物块滑到底端的速度为v,则在整个过程中(

)A.木板对物块做功为mv2B.摩擦力对小物块做功为mgLsinαC.支持力对小物块做功为0D.滑动摩擦力对小物块做功为mv2-mgLsinαAD【即时训练1】(2018·湖南衡阳模拟)(多选)如图所示,高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖考点二动能定理与图像的结合问题分析动能定理与图像结合问题“三步走”考点二动能定理与图像的结合问题分析动能定理与图像结合问题“【典例2】

泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流,它的面积、体积和流量都较大.泥石流流动的全过程虽然只有很短时间,但由于其高速前进,具有强大的能量,因而破坏性极大.某课题小组对泥石流的威力进行了模拟研究,如图(甲)所示,他们设计了如下的模型:在水平地面上放置一个质量为m=5kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化如图(乙)所示,已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.6,g取10m/s2.(1)物体在运动过程中的最大加速度为多大?(2)在距出发点多远处,物体的速度达到最大?(3)物体在水平面上运动的最大位移是多大?【典例2】泥石流是在雨季由于暴雨、洪水将含有沙石且松软的土〚审题指导〛题干关键获取信息随位移均匀减小的水平推力分为推力大于、等于、小于摩擦力的过程图(乙)中F随x变化由图像可求出推力F的功最大加速度合力最大速度达到最大合力为零时,即加速度为零时,才有最大速度最大位移速度为零时,达到最大位移〚审题指导〛题干关键获取信息随位移均匀减小的水平推力分为推解析:(1)当推力F最大时,加速度最大.由牛顿第二定律有,F-μmg=ma,得a=10m/s2.(2)由图像可知F随x变化的函数方程为F=80-20x,速度最大时,合力为零,即F=μmg,所以x=2.5m.答案:(1)10m/s2

(2)2.5m

(3)5.33m解析:(1)当推力F最大时,加速度最大.答案:(1)10m方法技巧四类图像所围“面积”的含义(1)v-t图:由公式x=vt可知,v-t图线与横坐标轴围成的面积表示物体的位移.(2)a-t图:由公式Δv=at可知,a-t图线与横坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量.(3)F-l图:由公式W=Fl可知,F-l图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功.(4)P-t图:由公式W=Pt可知,P-t图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功.方法技巧四类图像所围“面积”的含义【即时训练2】一质量为m的物体在水平恒力F的作用下沿水平面运动,在t0时刻撤去力F,其v-t图像如图所示.已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,则下列关于力F的大小和力F做功W的大小关系式正确的是(

)A.F=μmg B.F=2μmgC.W=μmgv0t0 D.W=μmgv0t0D【即时训练2】一质量为m的物体在水平恒力F的作用下沿水平面运高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖考点三应用动能定理解决多过程问题利用动能定理求解多过程问题的基本思路(1)弄清物体的运动由哪些过程组成.(2)分析每个过程中物体的受力情况.(3)各个力做功有何特点,对动能的变化有无影响.(4)从总体上把握全过程,表达出总功,找出初、末状态的动能.(5)对所研究的全过程运用动能定理列方程.考点三应用动能定理解决多过程问题利用动能定理求解多过程问题【典例3】如图所示,从高台边A点以某速度水平飞出的小物块(可看做质点),恰能从固定在某位置的光滑圆弧轨道CDM的左端C点沿圆弧切线方向进入轨道.圆弧轨道CDM的半径R=0.5m,O为圆弧的圆心,D为圆弧最低点,C,M在同一水平高度,OC与水平面夹角为37°,斜面MN与圆弧轨道CDM相切于M点,MN与水平面夹角为53°,斜面MN足够长,已知小物块的质量m=3kg,第一次到达D点时对轨道的压力大小为78N,与斜面MN之间的动摩擦因数μ=,小球第一次通过C点后立刻装一与C点相切且与斜面MN关于OD对称的固定光滑斜面,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不考虑小物块运动过程中的转动,求:(1)小物块平抛运动到C点时的速度大小;(2)A点到C点的竖直距离;(3)小物块在斜面MN上滑行的总路程.【典例3】如图所示,从高台边A点以某速度水平飞出的小物块(可〚思路点拨〛(1)摩擦力做功只与通过的路程有关.(2)最后物体的运动是在CM之间来回滑动.〚思路点拨〛(1)摩擦力做功只与通过的路程有关.答案:(1)2m/s

(2)0.128m

(3)1m答案:(1)2m/s(2)0.128m(3)1m反思总结应用动能定理解决多过程问题的技巧(1)运用动能定理解决问题时,选择合适的研究过程能使问题得以简化.当物体的运动过程包含几个运动性质不同的子过程时,可以选择一个、几个或全部子过程作为研究过程.(2)当选择全部子过程作为研究过程,涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时,要注意运用它们的功能特点:①重力的功取决于物体的初、末位置,与路径无关;②大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积.反思总结应用动能定理解决多过程问题的技巧(2)当选择全【例题拓展】(1)在典例3中,求物块第一次在MN斜面上滑的最大高度.答案:(1)0.16m【例题拓展】(1)在典例3中,求物块第一次在MN斜面上滑的(2)物块通过D点的最小速度是多少?答案:(2)2m/s(2)物块通过D点的最小速度是多少?答案:(2)2m/s【课时小结】知能拓展回顾高考模拟增分【课时小结】知能拓展回顾高考模拟增分1.(动能定理与圆周运动结合问题)(2016·全国Ⅱ卷,16)小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短.将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示.将两球由静止释放.在各自轨迹的最低点(

)A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的动能一定小于Q球的动能C.P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度C【高考模拟】1.(动能定理与圆周运动结合问题)(2016·全国Ⅱ卷,16高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖2.(动能定理与图像结合问题)(2017·江苏卷,3)一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处.物块初动能为Ek0,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物块的动能Ek与位移x关系的图线是(

)C2.(动能定理与图像结合问题)(2017·江苏卷,3)一小物解析:设物块与斜面间的动摩擦因数为μ,物块的质量为m,则物块在上滑过程中根据功能关系有-(mgsinθ+μmgcosθ)x=Ek-Ek0,即Ek=Ek0-(mgsinθ+μmgcosθ)x,物块沿斜面下滑的过程中有(mgsinθ-μmgcosθ)(x0-x)=Ek,由此可以判断C项正确.解析:设物块与斜面间的动摩擦因数为μ,物块的质量为m,则物块高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖(1)求P第一次运动到B点时速度的大小;(1)求P第一次运动到B点时速度的大小;(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能;(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能;(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放.已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点.G点在C点左下方,与C点水平相距R、竖直相距R.求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量.(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放.已知P高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖高中物理必修2粤教《第四章机械能和能源第03节探究外力做功与物体动能变化的关系》217课件-一等奖【拓展增分】巧用动能定理求解往复运动问题在某些物体的运动中,其运动的过程具有重复性、往复性,而在这一过程中,描述物体的物理量多数是变化的,而重复的次数又往往是不能确定的或者是无限的,求解这类问题时,若运用牛顿运动定律即运动学公式将非