高考物理大一轮复习专题提升五动能定理的解题例析课件.ppt

专题提升五动能定理的解题例析 突破一应用动能定理的流程和注意事项1 应用流程 2 注意事项 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 例1 2015年浙江卷 如图Z5 1所示 用一块长L1 1 0m的木板在墙和桌面间架设斜面 桌子高H 0 8m 长L2 1 5m 斜面与水平桌面的倾角 可在0 60 间调节后固定 将质量m 0 2kg的小物块从斜面顶端静止释放 物块与斜面间的动摩擦因数 1 0 05 物块与桌面间的动摩擦因数为 2 忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失 重力加速度取g 10m s2 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 图Z5 1 1 当 角增大到多少时 物块能从斜面开始下滑 用正切值 表示 2 当 角增大到37 时 物块恰能停在桌面边缘 求物块与桌面间的动摩擦因数 2 已知sin37 0 6 cos37 0 8 3 继续增大 角 发现 53 时物块落地点与墙面的距离 最大 求此最大距离xm 思维点拨 1 物块恰好要下滑时应满足mgsin mgcos 2 物块恰好停在桌面边缘时其在桌面上的位移大小为L2 L1cos 3 xm为物块落地点到墙面的距离而不是物块平抛的水平 位移 解 1 为使小物块下滑 应有mgsin 1mgcos 满足的条件tan 0 05 即当 arctan0 05时物块恰好从斜面开始下滑 2 克服摩擦力做功 Wf 1mgL1cos 2mg L2 L1cos 由动能定理得mgL1sin Wf 0代入数据得 2 0 8 备考策略 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 重力的功取决于物体的初 末位置 与路径无关 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 突破二动能定理的图象问题1 解决物理图象问题的基本步骤 2 四类图象所围面积的含义 例2 小军看到打桩机 对打桩机的工作原理产生了兴趣 他构建了一个打桩机的简易模型 如图Z5 2甲所示 他设想 用恒定大小的拉力F拉动绳端B 使物体从A点 与钉子接触处 由静止开始运动 上升一段高度后撤去F 物体运动到最高点后自由下落并撞击钉子 将钉子打入一定深度 按此模型分析 若物体质量m 1kg 上升了1m高度时撤去拉力 撤去拉力前物体的动能Ek与上升高度h的关系图象如图乙所示 g取10m s2 不计空气阻力 甲 乙 丙 图Z5 2 1 求物体上升到0 4m高度处F的瞬时功率 2 若物体撞击钉子后瞬间弹起 且使其不再落下 钉子获得20J的动能向下运动 钉子总长为10cm 撞击前插入部分可以忽略 不计钉子重力 已知钉子在插入过程中所受阻力Ff与深度x的关系图象如图丙所示 求钉子能够插入的最大深度 思维点拨 1 Ek h图象中斜率表示物体所受合外力 2 计算瞬时功率用公式P Fv 其中v为瞬时速度 3 当力随位移均匀变化时可用W Fx计算变力的功 解 1 撤去F前 根据动能定理 有 F mg h Ek 0由题图乙得 斜率为k F mg 20N 得F 30N又由题图乙得 h 0 4m时 Ek 8J 则v 4m sP Fv 120W 2 碰撞后 对钉子 有 Ffx 0 Ek 已知Ek 20J Ff 2 又由题图丙得k 105N m解得x 0 02m k x 突破三应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Z5 3所示 倾斜轨道AB的倾角为37 CD EF轨道水平 AB与CD通过光滑圆弧管道BC连接 CD右端与竖直光滑圆周轨道相连 小球可以从D进入该轨道 沿轨道内侧运动 从E滑出该轨道进入EF水平轨道 小球由静止从A点释放 已知AB长为5R CD长为R 重力加速度为g 小球与斜轨AB及水平轨道CD EF的动摩擦因数均为0 5 sin37 0 6 cos37 0 8 圆弧管道BC入口B与出口C的高度差为1 8R 求 在运算中 根号中的数值无需算出 图Z5 3 1 小球滑到斜面底端C时速度的大小 2 小球刚到C时对轨道的作用力 3 要使小球在运动过程中不脱离轨道 竖直圆周轨道的半 径R 应该满足什么条件 思维点拨 第一步 抓关键点 第二步 找突破口 1 A C两点的高度差hAC 1 8R 5Rsin37 3 圆弧管道的半径r可由r rcos37 1 8R求出 4 小球在圆形轨道中运动不脱离轨道的情况有恰好通过最高点和最大高度不超过圆心两种情况 解 1 设小球到达C点时速度为v 小球从A运动至C过程 由动能定理有 小球在最高点应满足 2 小球沿BC管道做圆周运动 设在C点时轨道对球的作 用力为FN 由牛顿第二定律 有FN mg 其中r满足 r r sin53 1 8R联立上式可解得FN 6 6mg由牛顿第三定律可得 球对轨道的作用力为6 6mg 方向竖直向下 3 要使小球不脱离轨道 有两种情况 情况一 小球能滑过圆周轨道最高点 进入EF轨道 则 小球从C直到此最高点过程 由动能定理 有 mgR 情况二 小球上滑至四分之一圆轨道的最高点时 速度减 为零 然后滑回D 则由动能定理有 所以要使小球不脱离轨道 竖直圆周轨道的半径R 应该 满足R 0 92R或R 2 3R