高考物理大一轮复习专题五机械能第2讲动能动能定理课件.ppt

第2讲动能 动能定理 一 动能 运动 1 概念 物体由于 而具有的能叫动能 2 公式 Ek 12 mv2 3 单位 焦耳 1J 1 kg m2 s 2 4 性质 动能是标量 是状态量 与v瞬时对应 具有相对 性 大小与参考系的选择 有关 二 动能定理 动能 1 内容 合外力对物体所做的功等于物体 的变化量 3 注意事项 1 合外力的功 是指物体所受的所有力在某一过程中所做功的代数和 2 位移和速度必须相对于同一个参考系 一般以地面为参考系 4 适用条件 曲线运动 变力做功 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 不同时作用 基础检测 多选 关于动能定理的表达式W Ek2 Ek1 下列说法正确 的是 A 公式中的W为不包含重力的其他力做的总功B 公式中的W为包含重力在内的所有力做的功 也可通过以下两种方式计算 先求每个力的功再求功的代数和或先求合外力再求合外力的功C 公式中的Ek2 Ek1为动能的增量 当W 0时动能增加 当W 0时 动能减少D 动能定理适用于直线运动 但不适用于曲线运动 适用于恒力做功 但不适用于变力做功答案 BC 考点1对动能定理的理解 重点归纳 1 对 外力 的两点理解 1 外力 指的是合力 重力 弹力 摩擦力 电场力 磁场力或其他力 它们可以同时作用 也可以不同时作用 2 既可以是恒力 也可以是变力 2 体现的二个关系 典例剖析例1 如图5 2 1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 由于A B间摩擦力的作用 A将在B上滑动 以地面为参考系 A B都向前移动 了一段距离 在此过程中 A 外力F做的功等于A和B动能的增量B B对A的摩擦力所做的功 等于A的动能增量C A对B的摩擦力所做的功 等于B对A 图5 2 1 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 解析 A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力 对A物体运用动能定理 则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量 即B正确 A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力 大小相等 方向相反 但是由于A在B上滑动 A B对地的位移不等 故二者做功不相等 C错误 对B应用动能定理 WF EkB 即WF EkB 就是外力F对B做的功 等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和 D错误 由前述讨论知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量 等于B对A的摩擦力所做的功 不等 故A错误 答案 B 考点练透 1 如图5 2 2所示 质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑 物体与斜面间的动摩擦因数都相同 物体滑到斜面底部C点时的动能分别为Ek1和Ek2 下滑过程中 克服摩擦力所做的功分别为W1和W2 则 图5 2 2 A Ek1 Ek2 W1W2 B Ek1 Ek2 W1 W2D Ek1W2 mgx 所以两种情 解析 设斜面的倾角为 斜面的底边长为x 则下滑过程 中克服摩擦力做的功为W mgcos xcos 况下克服摩擦力做的功相等 又由于B的高度比A低 所以由动能定理可知Ek1 Ek2 故选B 答案 B 考点2动能定理的运用 重点归纳 1 动能定理中涉及的物理量有F s m v W Ek等 在涉及含有上述物理量的问题时 可以考虑使用动能定理 动能定理只需考虑过程中力做功的情况和初 末状态的动能 无需考虑运动状态的细节 所以运用动能定理解题 往往比用牛顿运动定律要简便 求解变力做功 曲线运动等问题时 应优先考虑用动能定理 2 动能定理是根据力在过程中做了多少功 导致动能变化了多少来列方程的 所以运用动能定理时要注意选定运动过程 典例剖析例2 如图5 2 3所示 质量为m的滑块从h高处的a点沿倾斜轨道ab滑入水平轨道bc 两轨道平滑连接 滑块与倾斜轨道及水平轨道间的动摩擦因数相同 滑块在a c两点时的速度大小均为v ab长度与bc长度相等 空气阻力不计 则滑块从a 到c的运动过程中 图5 2 3 A 滑块的动能始终保持不变 B 滑块在bc过程克服阻力做的功一定等于 mgh2 解析 由题意知 在滑块从b运动到c的过程中 由于摩擦力做负功 动能在减少 所以A错误 从a到c的运动过程中 根据动能定理 mgh Wf 0 可得全程克服阻力做功Wf mgh 因在ab段 bc段摩擦力做功不同 故滑块在bc过程 克服阻力做的功一定不等于 mgh2 所以B错误 滑块对ab段轨 道的正压力小于对bc段的正压力 故在ab段滑块克服摩擦力做的功小于在bc段克服摩擦力做的功 即从a到b克服摩擦力D错误 答案 C 考点练透 2 如图5 2 4所示 质量为M 0 2kg的木块放在水平台面上 台面比水平地面高出h 0 20m 木块离平台的右端L 1 7m 质量为m 0 10M的子弹以v0 180m s的速度水平射向木块 当子弹以v 90m s的速度水平射出时 木块的速度为v1 9m s 此过程作用时间极短 可认为木块的位移为零 若木块落到水平地面时与台面右端的水平距离为l 1 6m 求 取g 10m s2 1 木块对子弹所做的功W1和子弹对木块所做的功W2 2 木块与台面间的动摩擦因数 图5 2 4 解 1 根据动能定理 木块对子弹所做的功为 子弹对木块所做的功为 2 设木块离开台面时的速度为v2 木块在台面上滑行阶段对木块由动能定理 有 联立解得 0 50 模型运用动能定理巧解往复运动问题 在某些物体的运动中 其运动过程具有重复性 往返性 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无法确定的或者是无限性 求解这类问题时若运用牛顿运动定律及运动学公式将非常繁琐 甚至无法解出 由于动能定理只关心物体的初 末状态而不计运动过程的细节 所以用动能定理分析这类问题可使解题过程简化 例3 2016年四川成都高三检测 如图5 2 5所示 斜面的倾角为 质量为m的滑块距挡板P的距离为x0 滑块以初速度v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力 若滑块每次与挡板相碰均 无机械能损失 滑块经过的总路程是 图5 2 5 解析 滑块最终要停在斜面底部 设滑块经过的总路程为x 对滑块运动的全程应用功能关系 全程所产生的热量为Q 选项A正确 答案 A 备考策略 1 应用动能定理求解往复运动问题时 要确定 物体的初状态和最终状态 2 重力做功与物体运动路径无关 可用WG mgh直接求 解 3 滑动摩擦力做功与物体运动路径有关 其功的大小可用 Wf Ff s求解 其中s为物体相对滑行的路程 触类旁通 2015年广东茂名一中检测 滑板运动是极限运动的鼻祖 许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来 如图5 2 6所示是滑板运动的轨道 BC和DE是两段光滑圆弧形轨道 BC段的圆心为O点 圆心角为60 半径OC与水平轨道CD垂直 水平轨道CD段粗糙且长8m 一运动员从轨道上的A点以3m s的速度水平滑出 在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC 经CD轨道后冲上DE轨道 到达E点时速度减为零 然后返回 已知运动员和滑板的总质量为60kg B E两点与水平面CD的竖直高度分别为h和H 且h 2m H 2 8m g取10m s2 求 1 运动员从A运动到达B点时的速度大小vB 2 轨道CD段的动摩擦因数 3 通过计算说明 第一次返回时 运动员能否回到B点 如能 请求出回到B点时速度的大小 如不能 则最后停在何处 图5 2 6 解 1 由题意可知vB v0cos60 解得vB 2v0 6m s 2 由B点到E点 由动能定理可得mgh mgsCD mgH 由 式代入数据可解得 0 125 3 设运动员能到达左侧的最大高度为h 从B到第一次返回左侧最高处 根据动能定理有mgh mgh mg 2sCD 解得h 1 8m h 2m 所以第一次返回时 运动员不能回到B点 设运动员从B点运动到停止 在CD段的总路程为s 由 动能定理可得 代入数据解得s 30 4m 因为s 3sCD 6 4m 所以运动员最后停在D点左侧6 4m 处 或C点右侧1 6m处