2019高考物理一輪復習 第五章 機械能 第2節(jié) 動能定理及其應用課件 新人教版.ppt

第2節(jié)動能定理及其應用 知識梳理 考點自診 一 動能1 定義 物體由于運動而具有的能 2 公式 Ek mv2 3 單位 焦耳 1J 1N m 1kg m2 s2 4 標矢性 動能是標量 動能與速度方向無關 5 動能的變化 物體末動能與初動能之差 即 Ek 知識梳理 考點自診 二 動能定理1 內容 在一個過程中合力對物體所做的功 等于物體在這個過程中動能的變化 2 表達式 W Ek Ek2 Ek1 3 物理意義 合力的功是物體動能變化的量度 4 適用條件 1 動能定理既適用于直線運動 也適用于曲線運動 2 動能定理既適用于恒力做功 也適用于變力做功 3 力可以是各種性質的力 既可以同時作用 也可以分階段作用 知識梳理 考點自診 1 在下列幾種情況下 甲 乙兩物體的動能相等的是 D 質量相同 速度大小也相同 但甲向東運動 乙向西運動 答案 解析 知識梳理 考點自診 2 多選 關于動能定理的表達式W Ek2 Ek1 下列說法正確的是 A 公式中的W為不包含重力的其他力做的總功B 公式中的W為包含重力在內的所有力做的功 也可通過以下兩種方式計算 先求每個力的功再求功的代數和或先求合外力再求合外力的功C 公式中的Ek2 Ek1為動能的增量 當W 0時動能增加 當W 0時 動能減少D 動能定理適用于直線運動 但不適用于曲線運動 適用于恒力做功 但不適用于變力做功 答案 解析 知識梳理 考點自診 3 2017 甘肅涼州區(qū)期末 有一質量為m的木塊 從半徑為r的圓弧曲面上的a點滑向b點 如圖所示 若由于摩擦使木塊的運動速率保持不變 則以下敘述正確的是 A 木塊所受的合外力為零B 因木塊所受的力都不對其做功 所以合外力做的功為零C 重力和摩擦力的合力做的功為零D 重力和摩擦力的合力為零 答案 解析 知識梳理 考點自診 4 關于運動物體所受的合外力 合外力做的功及動能變化的關系 下列說法正確的是 A 合外力為零 則合外力做功一定為零B 合外力做功為零 則合外力一定為零C 合外力做功越多 則動能一定越大D 動能不變 則物體合外力一定為零 答案 解析 知識梳理 考點自診 5 一個質量為0 5kg的物體 從靜止開始做直線運動 物體所受合外力F隨物體位移l變化的圖象如圖所示 則物體位移l 8m時 物體的速度為 A 2m sB 8m sC 4m sD 4m s 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 應用動能定理求解變力做功問題動能定理既適用于直線運動 也適用于曲線運動 既適用于求恒力做功 也適用于求變力做功 因使用動能定理可由動能的變化來求功 所以動能定理是求變力做功的首選 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例1 2017 河南西峽縣月考 如圖所示 質量為m的物塊與轉臺之間能出現(xiàn)的最大靜摩擦力為物體重力的k倍 它與轉軸OO 相距R 物塊隨轉臺由靜止開始轉動 當轉速增加到一定值時 物塊即將在轉臺上滑動 在物塊由靜止到開始滑動前的這一過程中 轉臺對物塊做的功為 A 0B 2 kmgRC 2kmgRD 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥通過題目情境我們發(fā)現(xiàn)在物塊由靜止到開始滑動前的這一過程中 轉臺對物塊的作用力是一個變力 對于變力做的功我們應該首先想到運用動能定理 對于圓周運動的臨界問題 我們要通過臨界條件列出等式 應用動能定理求解變力做功的問題時 要弄清楚整個過程中動能的變化量及其他力做的功 求解步驟如下 分析物體的受力情況 明確運動過程中做功的各個力是恒力還是變力 并求出各恒力所做的功 分析物體的運動過程 確定物體在初 末狀態(tài)的動能 利用動能定理列方程求解 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練1 2017 陜西鎮(zhèn)安中學月考 如圖所示 一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置 軌道兩端等高 質量為m的質點自軌道端點P由靜止開始滑下 滑到最低點Q時 對軌道的正壓力為2mg 質點自P滑到Q的過程中 克服摩擦力所做的功為 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 2017 江西南昌模擬 如圖所示 光滑斜面的頂端固定一彈簧 一小球向右滑行 并沖上固定在地面上的斜面 設小球在斜面最低點A的速度為v 壓縮彈簧至C點時彈簧最短 C點距地面高度為h 不計小球與彈簧碰撞過程中的能量損失 則彈簧被壓縮至C點的過程 彈簧對小球做的功為 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 應用動能定理求解多過程問題用動能定理解答全程問題時 只需分清全過程的始末狀態(tài)的動能 并注意全過程中的各階段有幾個力做功 進而求出全程總功 即可列出方程求解 注意 不論哪種情況都不要出現(xiàn) 丟功 及 錯功 嚴格按照重力 彈力 摩擦力 其他力的順序找出運動物體所受的各個力 然后準確地判斷出各個力做的是正功還是負功或者沒有做功 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例2 2017 江蘇南通模擬 如圖所示 一物體質量m 2kg 在傾角 37 的斜面上的A點以初速度v0 3m s下滑 A點距彈簧上端B的距離AB 4m 當物體到達B后將彈簧壓縮到C點 最大壓縮量BC 0 2m 然后物體又被彈簧彈上去 彈到的最高位置為D點 D點距A點3m 擋板及彈簧質量不計 g取10m s2 sin37 0 6 求 1 物體與斜面間的動摩擦因數 2 彈簧的最大彈性勢能Epmax 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 答案 1 0 52 2 24 4J 重力勢能減少 Ep mglACsin37 50 4J 機械能的減少用于克服摩擦力做功Wf FflAC 35J 由能量守恒定律得Epmax Ek Ep Wf 24 4J 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥 1 對從最高點A到D的過程中重力與摩擦力對物體做功 對全過程運用動能定理列式求解即可 2 對從最高點到彈簧壓縮量最大的過程 根據動能定理列方程求解 利用動能定理求解多過程問題的基本思路 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練3 多選 2016 浙江卷 如圖所示為一滑草場 某條滑道由上下兩段高均為h 與水平面傾角分別為45 和37 的滑道組成 滑草車與草地之間的動摩擦因數為 質量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑 經過上 下兩段滑道后 最后恰好靜止于滑道的底端 不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失 sin37 0 6 cos37 0 8 則 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 4 2017 廣西桂林質檢 如圖所示 傾角為37 的粗糙斜面AB底端與半徑R 0 4m的光滑半圓軌道BC平滑面相連 O點為軌道圓心 BC為圓軌道直徑且處于豎直方向 A C兩點等高 質量m 1kg的滑塊從A點由靜止開始下滑 恰能滑到與O點等高的D點 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求滑塊與斜面間的動摩擦因數 2 若使滑塊能到達C點 求滑塊從A點沿斜面滑下時的初速度v0的最小值 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 1 滑塊從A點到D點的過程中 根據動能定理有 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 應用動能定理巧解物體的往復運動問題利用動能定理求解無限往復問題時 首先要正確分析研究對象的受力情況和各力的做功情況 確定物體的最終狀態(tài) 最后根據動能定理列方程求解 由于運動的重復性 往返性 特別要注意恒力做功 如重力 電場力 只與初末兩點在該力方向上的位移有關 而大小不變方向始終與速度方向相反的力做功 如空氣阻力 摩擦阻力 等于力與位移的乘積 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例3 2017 浙江東陽市月考 如圖所示 ABCD為一位于豎直平面內的軌道 其中BC水平 A點比BC高出10m BC長1m AB和CD軌道光滑且與BC平滑連接 一質量為1kg的物體 從A點以4m s的速度開始運動 經過BC后滑到高出C點10 3m的D點速度為零 g取10m s2 求 1 物體與BC軌道間的動摩擦因數 2 物體第5次經過B點時的速度 3 物體最后停止的位置 距B點多少米 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 1 物體從A到D的運動過程只有重力 摩擦力做功 由動能定理可得 2 物體第5次經過B點時 物體在BC上運動的總位移x 4LBC 4m 那么 對物體從A到物體第5次經過B點的運動過程應用動能定理可得 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 3 由受力平衡可知物體最終停在BC上 設物體整個運動過程在BC上的總路程為x 那么由動能定理可得 故物體最后停止的位置距B點LBC 0 6m 0 4m處 思維點撥 1 根據題目求解要求可分過程應用動能定理 分別對A到D的運動過程 對物體從A到物體第5次經過B點的運動過程 2 注意摩擦力做功與路徑有關 而重力做功只與初末位置有關 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練5 2017 四川成都高三月考 如圖所示 斜面的傾角為 質量為m的滑塊距擋板P的距離為x0 滑塊以初速度v0沿斜面上滑 滑塊與斜面間的動摩擦因數為 滑塊所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力 若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失 滑塊經過的總路程是 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 6 如圖所示 裝置由AB BC CD三段軌道組成 軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接 其中軌道AB CD段是光滑的 水平軌道BC的長度x 5m 軌道CD足夠長且傾角 37 A D兩點離軌道BC的高度分別為h1 4 30m h2 1 35m 現(xiàn)讓質量為m的小滑塊 可視為質點 自A點由靜止釋放 已知小滑塊與軌道BC間的動摩擦因數 0 5 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 小滑塊第一次到達D點時的速度大小 2 小滑塊第一次與第二次通過C點的時間間隔 3 小滑塊最終停止的位置距B點的距離 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 答案 1 3m s 2 2s 3 1 4m 解析 1 小滑塊從A B C D過程中 由動能定理得 將h1 x g代入得vC 6m s小滑塊沿CD段上滑的加速度大小a gsin 6m s2 由對稱性可知小滑塊從最高點滑回C點的時間t2 t1 1s故小滑塊第一次與第二次通過C點的時間間隔t t1 t2 2s 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 3 對小滑塊運動全過程應用動能定理 設小滑塊在水平軌道上運動的總路程為x總有mgh1 mgx總將h1 代入得x總 8 6m 故小滑塊最終停止的位置距B點的距離為2x x總 1 4m 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 動能定理的圖象問題力學中四類圖象所圍 面積 的意義 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例4 2017 安徽合肥一模 A B兩物體分別在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面運動 先后撤去F1 F2后 兩物體最終停下 它們的v t圖象如圖所示 已知兩物體與水平面間的滑動摩擦力大小相等 則下列說法正確的是 A F1 F2大小之比為1 2B F1 F2對A B做功之比為1 2C A B質量之比為2 1D 全過程中A B克服摩擦力做功之比為2 1 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥 1 兩個物體的總位移相同嗎 摩擦生熱相同嗎 拉力做的功相同嗎 2 如何計算二者的質量關系 3 如何計算拉力關系 提示 由v t圖可知總位移相同 又已知摩擦力大小相等 所以摩擦生熱相同 拉力做的功也相等 提示 根據勻減速階段可求出質量關系 提示 利用全過程動能定理可得出拉力關系 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 分析動能定理與圖象結合問題 三步走 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練7 2017 江蘇卷 一小物塊沿斜面向上滑動 然后滑回到原處 物塊初動能為Ek0 與斜面間的動摩擦因數不變 則該過程中 物塊的動能Ek與位移x關系的圖線是 C 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 如圖1所示 設斜面傾角為 小物塊與斜面之間的動摩擦因數為 當小物塊沿著斜面向上滑動的時候 位移為x 則根據動能定理可得 mgxsin mgcos x Ek Ek0 所以有Ek Ek0 mgsin mgcos x 所以在向上滑動的時候 動能Ek與位移x之間的關系為一次函數關系 圖線為一條傾斜的直線 且斜率小于零 與Ek軸的交點為Ek0 當小物塊達到斜面最高點 再向下滑動時 設小物塊到最高點的位移為x0 如圖2所示 顯然在最高點時 小物塊的速度為零 向下滑動時 根據動能定理有mg x0 x sin mgcos x0 x Ek 0 所以動能Ek mgsin mgcos x0 mgsin mgcos x 所以向下滑動的時候 小物塊的動能Ek與位移x之間的關系也是一次函數關系 圖線為一條傾斜的直線 且斜率小于零 與Ek軸的交點為 mgsin mgcos x0 由于摩擦力要做負功 所以下滑到最低點時的動能肯定要小于Ek0 故C項正確 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 8 2017 湖南五市十校聯(lián)考 某物體在變力F作用下沿水平方向做直線運動 物體的質量m 10kg F隨物體的坐標x的變化情況如圖所示 若物體從坐標原點由靜止出發(fā) 不計一切摩擦 借鑒教材中學習直線運動時由v t圖象求位移的方法 結合其他所學知識 根據圖示的F x圖象可求出物體運動到x 16m處時的速度大小為 答案 解析