高考物理总复习 （人教） 知识研习课件 第5章第2讲 动能定理及其应用

欢迎进入物理课堂 1 动能 1 定义 物体由于而具有的能叫做动能 物体的动能跟物体的和都有关系 物体的越大 越大 它的动能越大 3 单位 动能的单位与功的单位相同 在国际单位制中都是 运动 质量 速度 质量 速度 焦耳 2 动能定理 1 内容 对物体所做的功等于物体 2 表达式 W Ek2 Ek1 3 动能定理的适用条件 动能定理既适用于直线运动 也适用于 既适用于恒力做功 也适用于 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 合外力 动能的变化 曲线运动 变力做功 即时巩固解析为教师用书独有 考点一对动能定理的理解1 动能定理的计算式为标量式 计算外力对物体做的总功时 应明确各个力所做功的正负 然后求所有外力做功的代数和 求动能变化时 应明确动能没有负值 动能的变化为末动能减初动能 2 位移和速度必须是相对于同一个参考系 一般以地面为参考系 3 动能定理应用广泛 直线运动 曲线运动 恒力做功 变力做功 同时做功 分段做功各种情况均适用 4 动能定理既适用于一个持续的过程 也适用于分段过程的全过程 5 动能定理公式中等号的意义 等号表明合外力做功与物体动能的变化间的三个关系 1 数量相等 即通过计算物体动能的变化 求合外力的功 进而求得某一力的功 2 单位相同 都是焦耳 3 因果关系 合外力的功是物体动能变化的原因 技巧提示 功不是 动能增量 也不是 功转变成动能 而是 功引起动能的变化 案例1 2008 广东高考 一个25kg的小孩从高为3 0m的滑梯顶端由静止开始滑下 滑到底端时的速度为2 0m s 取g 10m s2 关于力对小孩做的功 以下结果正确的是 A 合外力做功50JB 阻力做功500JC 重力做功500JD 支持力做功50J 答案 A 即时巩固1 物体从高出地面H处 由静止自由下落 如图所示 不考虑空气阻力 物体落至地面进入沙坑深h处停止 问 物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍 解析 物体运动可分为两个过程 先做自由落体运动 进入沙坑后由于受沙的阻力而做减速运动 对这两个过程 可以分段根据动能定理列方程 这两个过程的联系是物体落至沙面时的速度 它既是第1段的末速度 又是第2段的初速度 考点二动能定理的应用1 运用动能定理须注意的问题应用动能定理解题时 在分析过程的基础上不用深究物体运动过程中状态变化的细节 只需考虑整个过程的功及过程始末的动能 若过程包含了几个运动性质不同的分过程 既可分段考虑 也可整过程考虑 但求功时 有些力不是全过程都作用的 必须根据不同的情况分别对待 计算时要把各力的功连同符号 正负 一同代入公式 2 解题步骤 1 选取研究对象 明确并分析运动过程 2 分析受力及各力做功的情况 受哪些力 每个力是否做功 在哪段位移哪段过程中做功 做正功还是负功 做多少功 求出代数和 3 明确过程始末状态的动能Ek1及Ek2 4 列方程W总 Ek2 Ek1 必要时注意分析题目潜在的条件 补充方程进行求解 技巧提示 在研究某一物体受到力的持续作用而发生状态改变时 如涉及位移和速度而不涉及时间时 应首先考虑应用动能定理 然后考虑牛顿定律 运动学公式 案例2 2010 福建理综 如图所示 物体A放在足够长的木板B上 木板B静置于水平面 t 0时 电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B 使它做初速度为零 加速度aB 1 0m s2的匀加速直线运动 已知A的质量mA和B的质量mB均为2 0kg A B之间的动摩擦因数 1 0 05 B与水平面之间的动摩擦因数 2 0 1 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等 重力加速度取g 10m s2 求 1 物体A刚运动时的加速度aA 2 t 1 0s时 电动机的输出功率P 3 若t 1 0s时 将电动机的输出功率立即调整为P 5W 并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变 t 3 8s时物体A的速度为1 2m s 则在t 1 0s到t 3 8s这段时间内木板B的位移为多少 解析 1 物体A在水平方向上受到向右的摩擦力 由牛顿第二定律得 1mAg mAaA 代入数据解得aA 0 5m s2 2 t 1 0s时 木板B的速度大小为v1 aBt 木板B所受拉力F 由牛顿第二定律有F 1mAg 2 mA mB g mBaB 电动机输出功率P Fv1 由 并代入数据解得P 7W 3 电动机的输出功率调整为5W时 设细绳对木板B的拉力为F 则P F v1 代入数据解得F 5N 木板B受力满足F 1mAg 2 mA mB g 0 所以木板B将做匀速直线运动 而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到A B速度相等 设这一过程时间为t 有v1 aA t t 这段时间内B的位移x1 v1t A B速度相同后 由于F 2 mA mB g且电动机输出功率恒定 A B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动 由动能定理得 联立 并代入数据解得木板B在t 1 0s到t 3 8s这段时间的位移x x1 x2 3 03m 或取x 3 0m 答案 1 0 5m s2 2 7W 3 3 03m 即时巩固2 2010 上海高考 倾角 37 质量M 5kg的粗糙斜面位于水平地面上 质量m 2kg的木块置于斜面顶端 从静止开始匀加速下滑 经t 2s到达底端 运动路程L 4m 在此过程中斜面保持静止 sin37 0 6 cos37 0 8 取g 10m s2 求 1 地面对斜面的摩擦力大小与方向 2 地面对斜面的支持力大小 3 通过计算证明木块在此过程中满足动能定理 木块受力如图 由牛顿第二定律mgsin37 Ff1 ma Ff1 mgsin37 ma 2 10 0 6N 2 2N 8N FN1 mgcos37 2 10 0 8N 16N 斜面受力如图所示 由共点力平衡 地面对斜面摩擦力Ff2 FN1 sin37 Ff1 cos37 16 0 6N 8 0 8N 3 2N 方向水平向左 2 地面对斜面的支持力FN2 Mg FN1 cos37 Ff1 sin37 5 10N 16 0 8N 8 0 6N 67 6N 3 木块在下滑过程中 沿斜面方向合力及该力做功为F mgsin37 Ff1 2 10 0 6N 8N 4N W FL 4 4J 16J 木块末速度及动能增量v at 2 2m s 4m s 答案 1 3 2N方向水平向左 2 67 6N 3 见解析 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全