2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 動(dòng)能定理應(yīng)用歸類復(fù)習(xí)教案.doc

2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 動(dòng)能定理應(yīng)用歸類復(fù)習(xí)教案 動(dòng)能定理是高中物理教學(xué)中用能量觀點(diǎn)分析力學(xué)問題常見的基本規(guī)律之一，也是高考中的高頻考點(diǎn)知識(shí)，近幾年來，高考試題注重將動(dòng)能定理與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、曲線運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能、能量守恒定律、電磁學(xué)等知識(shí)相結(jié)合，綜合考查考查學(xué)生的分析、推理、綜合應(yīng)用能力，試題具有過程復(fù)雜、難度較大、能力要求高的特點(diǎn)，。一、動(dòng)能與其他形式能的綜合 例題一、（xx年廣東理基）一個(gè)25kg的小孩從高度為3.0m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時(shí)的速度為2.0ms。取g10ms2，關(guān)于力對(duì)小孩做的功，以下結(jié)果正確的是（ ）A合外力做功50J B阻力做功500JC重力做功500JD支持力做功50J解析：小孩在下滑過程中受重力、斜面的支持力、摩擦力，其中重力做正功，支持力不做功，摩擦力做負(fù)功，物體的初動(dòng)能為，末運(yùn)動(dòng)能為，物體動(dòng)能的變化為 =50J，由動(dòng)能定理有，合力做的功為W=50J，而 故Wf=-700J.正確答案為A。此題中熏力做正功750J，重力勢(shì)能減少了750J，摩擦力做負(fù)功700J，機(jī)械能減少了700J，合力做功50J，動(dòng)能增加了50J。 點(diǎn)評(píng)：abE功是能量轉(zhuǎn)化的量度，物體動(dòng)能發(fā)生變化則一定有力對(duì)物體做了功。動(dòng)能定理應(yīng)用中求合力的功及確定物體初末狀態(tài)的動(dòng)能是關(guān)鍵。解題時(shí)要巧妙地運(yùn)用好功能關(guān)系、能量守恒定律，同時(shí)注意把動(dòng)能的變化，重力勢(shì)能的變化，機(jī)械能的變化，電勢(shì)能的變化與相應(yīng)力做功的關(guān)系區(qū)別開來。 例題二、（05天津卷）一帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，電場(chǎng)方向豎直向下。若不計(jì)空氣阻力，則此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，能量變化情況為（ ）動(dòng)能減小 電勢(shì)能增加動(dòng)能和電勢(shì)能之和減小 重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和增加 解析：解答 油滴受到重力和電場(chǎng)力，由油滴的運(yùn)動(dòng)軌跡可以判斷油滴的合外力豎直向上，電場(chǎng)力大于重力。電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加；動(dòng)能增加?？偰芰渴鞘睾愕?，重力勢(shì)能增大，所以動(dòng)能和電勢(shì)能之和減少?？偰芰渴鞘睾愕?，動(dòng)能增加，所以重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和減小。故選C。二、動(dòng)能定理分析多過程問題 例題一、（xx年全國卷）以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物塊。假定物塊所受的空氣阻力f大小不變。已知重力加速度為g，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點(diǎn)的速率分別為（ ）A、和 B、和C、和 D、和解析:上升的過程中，重力做負(fù)功，阻力f做負(fù)功，由動(dòng)能定理得，求返回拋出點(diǎn)的速度由全程使用動(dòng)能定理重力做功為零，只有阻力做功為： 解得： A正確 點(diǎn)評(píng)：對(duì)多過程問題可采用分段法和整段法處理,解題時(shí)應(yīng)活處理,通常用整段法解題往往比較簡潔。用動(dòng)能定理分析多過程問題，關(guān)鍵是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析及運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出物體運(yùn)動(dòng)過程的示意圖，通過示意圖幫助我們理解物理過程和各量關(guān)系，有些力在物體運(yùn)動(dòng)全過程中不是始終存在的，在計(jì)算外力做功時(shí)更應(yīng)引起注意。 例題二、（xx年四川卷）如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷，帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為零，然后下滑回到M點(diǎn)，此時(shí)速度為v2（v2v1）。若小物體電荷量保持不變，OMON，則（ ）A小物體上升的最大高度為B從N到M的過程中，小物體的電勢(shì)能逐漸減小C從M到N的過程中，電場(chǎng)力對(duì)小物體先做負(fù)功后做正功D從N到M的過程中，小物體受到的摩擦力和電場(chǎng)力均是先增大后減小解析：設(shè)斜面傾角為、上升過程沿斜面運(yùn)動(dòng)的最大距離為L。因?yàn)镺MON，則MN兩點(diǎn)電勢(shì)相等，小物體從M到N、從N到M電場(chǎng)力做功均為0。上滑和下滑經(jīng)過同一個(gè)位置時(shí)，垂直斜面方向上電場(chǎng)力的分力相等，則經(jīng)過相等的一小段位移在上滑和下滑過程中電場(chǎng)力分力對(duì)應(yīng)的摩擦力所作的功均為相等的負(fù)功，所以上滑和下滑過程克服電場(chǎng)力產(chǎn)生的摩擦力所作的功相等、并設(shè)為W1。在上滑和下滑過程，對(duì)小物體，應(yīng)用動(dòng)能定理分別有：mgLsinmgLcosW1mgLsinmgLcosW1，上兩式相減可得Lsin，A對(duì)；由OMON，可知電場(chǎng)力對(duì)小物體先作正功后作負(fù)功，電勢(shì)能先減小后增大，BC錯(cuò)；從N到M的過程中，小物體受到的電場(chǎng)力垂直斜面的分力先增大后減小，而重力分力不變，則摩擦力先增大后減小，在此過程中小物體到O的距離先減小后增大，根據(jù)庫侖定律可知小物體受到的電場(chǎng)力先增大后減小，D對(duì)。答案：AD.三、動(dòng)能定理分析變力功問題例題一、(xx年湖北黃岡模擬)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上，環(huán)與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的初速度v0，如果在運(yùn)動(dòng)過程中還受到一個(gè)方向始終豎直向上的力F的作用，已知力F的大小為Fkv(k為常數(shù)，v為環(huán)的運(yùn)動(dòng)速度)，則環(huán)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功(假設(shè)桿足夠長)可能為( ) A、 B、0 C、 D、 解析：當(dāng)mgkv0時(shí)，即v0時(shí)，環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中，v減少，F(xiàn)減少，f減少到mg=kv時(shí)，環(huán)作勻速運(yùn)動(dòng)，Wf=,環(huán)克服摩擦力所做的功為；當(dāng)mg=kv0時(shí)，即v0=時(shí),環(huán)作勻速運(yùn)動(dòng)，Wf=0，環(huán)克服摩擦力所做的功為零；當(dāng)mg>kv0時(shí)，即v0<時(shí)，環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中，環(huán)一直作勻減速運(yùn)動(dòng)，環(huán)克服摩擦力所做的功為Wf= 點(diǎn)評(píng)：用動(dòng)能定理分析變力的功時(shí)要注意弄清物體始末兩個(gè)狀態(tài)的速度，以及在中間過程中其他力對(duì)物體做的功 例題二、如圖所示為汽車在水平路面上啟動(dòng)過程中的速度圖象，oa為過原點(diǎn)的傾斜直線，ab段表示以額定功率行駛時(shí)的加速階段，bc段是與ab段相切的水平直線，則下述說法正確的是( ) A、0t1時(shí)間內(nèi)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)且功率恒定 B、t1t2時(shí)間內(nèi)汽車牽引力做功為(mvmv)/2 C、t1t2時(shí)間內(nèi)的平均速度為(v1v2)/2 D、在全過程中t1時(shí)刻的牽引力及其功率都是最大值， t2t3時(shí)間內(nèi)牽引力最小 解析：發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P恒定時(shí)，據(jù)P = FV可知v變化，牽引力F就會(huì)發(fā)生變化，阻力恒定，加速度a也發(fā)生變化，上述各物理量隨時(shí)間變化的規(guī)律如下圖所示。四、動(dòng)能定理分析連結(jié)體問題 例題一、如圖所示,mA=4kg,mB=1kg,A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,B與地面間的距離s=0.8m,A、B間繩子足夠長，A、B原來靜止，求：（1）B落到地面時(shí)的速度為多大；（2）B落地后,A在桌面上能繼續(xù)滑行多遠(yuǎn)才能靜止下來。（g取10m/s2） 解析：以A、B物體構(gòu)成的系統(tǒng)為對(duì)象，B物體所受重力mBg做正功,mA物體所受的摩擦力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功，由動(dòng)能定理得：設(shè)B物體落地后A物體能滑行的距離為S,則根據(jù)動(dòng)能定理得： 點(diǎn)評(píng)：在連結(jié)體問題中，若不涉及常系統(tǒng)內(nèi)的相互作用時(shí)，常以整體為研究對(duì)象求解，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用動(dòng)能定理列式時(shí)要特別注意防止遺漏系統(tǒng)內(nèi)物體的動(dòng)能。這類問題也可以運(yùn)用隔離法選擇研究對(duì)象，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解，但解題過程一般比較復(fù)雜，而運(yùn)用功能原理求解時(shí)則就顯得簡單多了。 例題二、(xx上海)如圖，在豎直向下，場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，長為的絕緣輕桿可繞固定軸O在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)小球A、B固定于桿的兩端，A、B的質(zhì)量分別為m1和m2 (m1<m2 )，A帶負(fù)電，電量為q1，B帶正電，電量為q2。桿從靜止開始由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置，在此過程中電場(chǎng)力做功為 ，在豎直位置處兩球的總動(dòng)能為 。 解析：電場(chǎng)力對(duì)、都做正功，電場(chǎng)力所作總功，重力所做總功，根據(jù)動(dòng)能定理，豎直位置處兩球的總動(dòng)能。五、動(dòng)能定理分析相互作用問題 例題一：如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動(dòng).已知當(dāng)子彈相對(duì)木塊靜止時(shí)，木塊前進(jìn)距離L，子彈進(jìn)入木塊的深度為s.若木塊對(duì)子彈的阻力Ff視為恒定，則下列關(guān)系式中正確的是（ ） A、FfL=Mv2/2 B、Ffs=mv2/2 C、Ffs=mv02/2（Mm）v2/2 D、Ff（Ls）=mv02/2 mv2/2解析：設(shè)子彈受木塊的陰力仍Ff；子彈對(duì)木塊的作用力為，則子彈做減速運(yùn)動(dòng)，木塊做加速運(yùn)動(dòng)，最終兩者達(dá)到共同速度v。設(shè)木塊移動(dòng)距離為L，子彈進(jìn)入木塊深度為s，子彈對(duì)地位移為s+ L。對(duì)木塊和子彈分別應(yīng)用動(dòng)能定理，有： (1) (2) (3)由以上三式得：Ffs=mv02/2（Mm）v2/2 （4） 故正確答案為ACD。 小結(jié)：此題為相互作用問題中典型的物理模型-子彈打木塊類問題。分析這類問題常常分別以相互作用的兩個(gè)物體為研究對(duì)象，對(duì)對(duì)象進(jìn)行受力情況、運(yùn)動(dòng)情況，力作功情況的分析，然后分別對(duì)不同對(duì)象應(yīng)用動(dòng)能定理列式求解。上述解答中（4）式的左邊是相互作用力與兩物體之間相對(duì)位移的乘積，即相互作用力的總功；右邊是系統(tǒng)相互作用前后的動(dòng)能變化。它表明，系統(tǒng)在不受外力作用時(shí)，在相互作用過程中，相互作用力做的總功剛好等于系統(tǒng)動(dòng)能的變化（轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能）。相互作用力總功為正功，系統(tǒng)動(dòng)能增加；相互作用力總功為負(fù)，系統(tǒng)動(dòng)能減少；相互作用力總功為零，系統(tǒng)動(dòng)能不變 例題二、（xx年湖南省12校聯(lián)考）如圖所示，水平傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，并始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng).現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊無初速地放在傳送帶的左端，經(jīng)過時(shí)間f物塊保持與傳送帶相對(duì)靜止.設(shè)物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，對(duì)于這一過程，下列說法正確的是（ ） A、摩擦力對(duì)物塊做的功為 B、傳送帶克服摩擦力做的功為 C、系統(tǒng)摩擦生熱為 D、電動(dòng)機(jī)多做的功為 解析：物塊在傳送帶上由釋放到相對(duì)靜止所用時(shí)間：，摩擦力對(duì)物塊做的功為，電動(dòng)機(jī)做的功為，系統(tǒng)摩擦生勢(shì)為，物塊對(duì)傳送帶做功為，ACD項(xiàng)正確.六、動(dòng)能定理與圖象結(jié)合問題 例題一：質(zhì)量為1kg的物體以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其動(dòng)能隨位移變化的圖線如 圖所示，g取10m/s2，則以下說法中正確的是（ ） A物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 B物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 C物體滑行的總時(shí)間為4s D物體滑行的總時(shí)間為2.5s解析：滑行過程中，摩擦力做功等于其動(dòng)能變化量，由動(dòng)能定理得fs=Ek,因此摩擦力大小為2.5N。物體質(zhì)量為1kg所以物體的加速度為2.5m/s2，D錯(cuò)；根據(jù)f=uFn,可知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)為0.25，C正確；由初動(dòng)能50J，所以初速度為10m/s，末速度為零，所以平均速度為5m/s，B錯(cuò)；由t=vt/a=10/2.5=4s,A錯(cuò)。 點(diǎn)評(píng)：動(dòng)能定理與圖象相結(jié)合的試題，綜合信息強(qiáng)，這類題對(duì)考生的能力也相對(duì)較高。此類試題常常涉及v-t,F-t等圖象，分析時(shí)應(yīng)從圖象中提取與速度，功，動(dòng)能等相關(guān)的信息，然后用動(dòng)能定理進(jìn)行解題。 例題二、（xx上海物理）如圖為質(zhì)量相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B在同一直線上運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，由圖可知（ ） （A）在t時(shí)刻兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一位置 （B）在t時(shí)刻兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)速度相等 （C）在0-t時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)A位移大 （D）在0-t時(shí)間內(nèi)合外力對(duì)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)做功相等 解析：首先，B正確；根據(jù)位移由v-t圖像中面積表示，在0-t時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)A位移大，C正確而A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做功等于動(dòng)能的變化，D正確；本題選BCD。本題考查v-t圖象的理解和動(dòng)能定理。對(duì)D，如果根據(jù)W=Fs則難判斷。 例題三、質(zhì)量為1kg的物體靜止在光滑水平面上，從t=0時(shí)刻開始受到水平力F的作用。力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，則此物體 （ ） A前2s內(nèi)動(dòng)能先增后減，2s末動(dòng)能8J B從t=0s開始，每經(jīng)2s動(dòng)能增加8J C前10s內(nèi)F力做功400J D每個(gè)奇數(shù)秒內(nèi)的F的平均功率比前一奇數(shù)秒內(nèi)的平均功率多32W小結(jié)：用動(dòng)能定理解題是用能量觀點(diǎn)分析物理問題的方法之一。在研究某一物體或某一物體系受到力的持續(xù)作用而發(fā)生狀態(tài)改變時(shí)，如涉及位移和速度而不涉及時(shí)間時(shí)應(yīng)首先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理，而后考慮牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，如涉及加速度時(shí)，先考慮牛頓第二定律七、動(dòng)能定理與生活科技結(jié)合問題 例題一、民用航空客機(jī)的機(jī)艙，除了有正常的艙門和舷梯連接，供旅客上下飛機(jī)外，一般還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機(jī)在著地后，打開緊急出口的艙門，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)電氣囊構(gòu)成的斜面，機(jī)艙的人可沿該斜面滑行到地面上來，若機(jī)艙離氣囊底端的豎直高度為3.2m，氣囊所構(gòu)成斜面長度為4.0m，一個(gè)質(zhì)量為60kg的人在氣囊上滑下時(shí)所受到的阻力為240N，試求出人滑到氣囊底端的速度大小。（g取10m/s2） 解析：人沿氣囊下滑過程中，重力與阻力做功。設(shè)人受到的阻力為f，由動(dòng)能定理有， 代入數(shù)據(jù)得： 此題為必修二教材課后習(xí)題，用牛頓定律也可以分析，但解題過程相對(duì)要復(fù)雜點(diǎn)。 例題二、（xx全國理綜）電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面得磁場(chǎng)（可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)），磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的方法是（ ） A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍 B.只將電流I增加至原來的2倍 C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半 D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變解析：主要考查動(dòng)能定理。利用動(dòng)能定理有,B=kI解得。所以正確答案是BD。此類試題以生活科技材料為背景，試題情景新穎，物理過程與規(guī)律隱蔽性強(qiáng)。分析時(shí)應(yīng)從題中材料提取有效的物理信息，構(gòu)建物理模型，弄清物理過程，選擇合理的物理規(guī)律進(jìn)行解題。