高中物理優(yōu)質(zhì)課件精選——動能定理及其應用

1、,《動能定理及其應用》,,執(zhí)教教師：XXX,,,第2講　動能定理及其應用知識點一　動能[想一想]當物體的速度發(fā)生變化時，物體的動能Ek一定變化嗎？【提示】 物體的動能是標量，與物體的速度大小有關，與物體的速度方向無關，而物體的速度變化可能是由其方向變化而引起的，故不一定變化。,[記一記]1．定義物體由于　　　而具有的能。2．公式Ek＝________。3．單位焦耳，1 J＝1 N·m＝1 kg·

2、;m2/s2。4．矢標性動能是　　　，只有正值。5．動能的變化量ΔEk＝_______________，是過程量。,標量,運動,[試一試]1．一個質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運動，反彈后的速度大小與碰撞前相同，則碰撞前后小球速度變化量的大小Δv和碰撞過程中小球的動能變化量ΔEk為(　　)A．Δv＝0　　　　　　　　B．Δv＝12 m/sC．ΔEk＝1.8

3、J D．ΔEk＝10.8 J【解析】 取初速度方向為正方向，則Δv＝(－6－6) m/s＝－12 m/s，由于速度大小沒變，動能不變，故動能變化量為0，故只有選項B正確。【答案】 B,知識點二　動能定理[想一想]如圖所示，一質(zhì)量為m＝0.1 kg的小球以v0＝3 m/s的速度從桌子邊緣平拋，經(jīng)t＝0.4 s落地，若g＝10 m/s2，不計空氣阻力，則此過程中重力對小球做了多少功？小球

4、動能增加量為多少？由此你能得出什么結論？,[記一記]1．內(nèi)容力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中　　　　　　。2．表達式W＝　　　　　。3．物理意義　　　的功是物體動能變化的量度。,動能的變化,Ek2－Ek1,合力,4．適用條件(1)動能定理既適用于直線運動，也適用于　　　　　。(2)既適用于恒力做功，也適用于　　　　　。(3)力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以　　　　　　　。,曲線運動,變

5、力做功,不同時作用,【答案】 B,從兩個方面理解動能定理(1)動能定理公式中體現(xiàn)的三個關系：①數(shù)量關系：即合外力所做的功與物體動能的變化具有等量代換關系?？梢酝ㄟ^計算物體動能的變化，求合外力的功，進而求得某一力的功。②單位關系，等式兩側物理量的國際單位都是焦耳。③因果關系：合外力的功是引起物體動能變化的原因。(2)動能定理敘述中所說的“外力”，既可以是重力、彈力、摩擦力，也可以是電場力、磁場力或其他力。,【例1】 如圖，用跨過

6、光滑定滑輪的纜繩將海面上一艘失去動力的小船沿直線拖向岸邊。已知拖動纜繩的電動機功率恒為P，小船的質(zhì)量為m，小船受到的阻力大小恒為f，經(jīng)過A點時的速度大小為v0，小船從A點沿直線加速運動到B點經(jīng)歷時間為t1，A、B兩點間距離為d，纜繩質(zhì)量忽略不計。求：,(1)小船從A點運動到B點的全過程克服阻力做的功Wf；(2)小船經(jīng)過B點時的速度大小v1；(3)小船經(jīng)過B點時的加速度大小a?！窘忸}探究】 (1)請對小船進行受力分析，哪些力是恒力，

7、哪些力是變力？①受到的力：　　　　　　　　　　　　。②恒力：　　　　　　。③變力：　　　　　　。,重力、浮力、阻力、拉力,重力、阻力,浮力、拉力,(2)小船在B點時的速度與繩的速度有何關系？【提示】 v繩＝v船·cos θ?！咀灾鹘獯稹?___________________________________________________________________________________________

8、_______________【解析】 (1)小船從A點運動到B點克服阻力做功Wf＝fd 　　　　　　　　　　　　　 ?、?2)小船從A點運動到B點牽引力做的功W＝Pt1　　　　　　　②,【總結提升】 求變力做功時的四個要點(1)明確所求的變力的功不一定為總功，故所求的變力的功不一定等于ΔEk。(2)明確合外力對物體所做的功對應物體動能的變化，而不是對應物體的動能。(3)

9、若有多個力做功時，必須明確各力做功的正負。(4)利用動能定理可求物體的速度、受力、位移及變力的功。,變式訓練1 如圖所示，質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下，從山坡(粗糙)底部A處由靜止起運動至高為h的坡頂B，獲得速度為v，A、B之間的水平距離為x，重力加速度為g。下列說法正確的是 (　　),【答案】 ABD,應用

10、動能定理的基本步驟和注意事項1．應用動能定理的解題步驟,2．注意事項(1)動能定理的研究對像可以是單一物體，或者是可以看做單一物體的物體系統(tǒng)。(2)動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式。當題目中涉及位移和速度而不涉及時間時可優(yōu)先考慮動能定理；處理曲線運動中的速率問題時也要優(yōu)先考慮動能定理。(3)若過程包含了幾個運動性質(zhì)不同的分過程，既可分段考慮，也可整個過程考慮。但求功時，有些力不是全過程都做功，必須根據(jù)不同的情況分別對待求

11、出總功。,(4)應用動能定理時，必須明確各力做功的正、負。當一個力做負功時，可設物體克服該力做功為W，將該力做功表達為－W，也可以直接用字母W表示該力做功，使其字母本身含有負號。,【例2】 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＝5 m，軌道CD足夠長且傾角θ＝37°，A、D兩點離軌道BC的高度分別為h1＝4.30 m、h2＝1.35 m

12、?，F(xiàn)讓質(zhì)量為m的小滑塊自A點由靜止釋放。已知小滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：,(1)小滑塊第一次到達D點時的速度大?。?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。【解題探究】 (1)重力與摩擦力做功的特點有何不同？①重力做功：　　　　　　。②摩擦力做功：　　　　　　。(2)

13、應用動能定理時應主要進行哪些分析？【提示】 受力分析、過程分析及各力做功情況分析。【自主解答】 __________________________________________________________________________________________________________,與路徑無關,與路徑有關,【答案】 (1)3 m/s　(2)2 s　(3)1.4 m,【總結提升】 應用動能定理應突破的五個難點

14、(1)突破研究對像的選取難點動能定理適用于單個物體，當題目中出現(xiàn)多個物體時可分別將單個物體取為研究對像，應用動能定理；也可以把多個物體組成整體，再應用動能定理求解，此時的條件是內(nèi)力的功沒有引起動能向其他形式能的轉化。(2)突破研究過程的選取難點應用動能定理時，選取不同的研究過程列出的方程是不相同的。因為動能定理是個過程式，選取合適的過程往往可以大大簡化運算。,(3)突破受力的分析難點運用動能定理時，必須分析清楚物體在過程中的全

15、部受力情況，找出哪些力不做功，哪些力做功，做多少功，從而確定出外力的總功，這是解題的關鍵。(4)突破位移的計算難點應用動能定理時，要注意有的力做功與路程無關，只與位移有關，有的力做功卻與路程有關。(5)突破初、末狀態(tài)的確定難點動能定理的計算式為標量式，v為相對同一參考系的速度，所以確定初、末狀態(tài)動能時，必須相對于同一參考系而言。,變式訓練2 (2013·江蘇單科)如圖所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相

16、連。彈簧處于自然長度時物塊位于O點(圖中未標出)。物塊的質(zhì)量為m，AB＝a，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點拉至A點，拉力做的功為W。撤去拉力后物塊由靜止向左運動，經(jīng)O點到達B點時速度為零。重力加速度為g。則上述過程中(　　),【答案】 BC,解決物理圖像問題的基本步驟(1)觀察題目給出的圖像，弄清縱坐標、橫坐標所對應的物理量及圖線所表示的物理意義。(2)根據(jù)物理規(guī)律推導出縱坐標與橫坐標所對應的物理量間的函

17、數(shù)關系式。(3)將推導出的物理規(guī)律與數(shù)學上與之相對應的標準函數(shù)關系式相對比，找出圖線的斜率、截距、圖線的交點，圖線下的面積所對應的物理意義，分析解答問題?；蛘呃煤瘮?shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關系式求物理量。,【例3】 (2014·濰坊模擬)2012年倫敦奧運會女子10米(即跳臺距水面10 m)跳臺比賽中，我國小將陳若琳技壓群芳奪得冠軍。設運動員質(zhì)量為m＝50 kg，其體形可等效為長度L＝1.0 m，直徑d＝0.3 m的

18、圓柱體，不計空氣阻力，當她跳起到達最高點時，她的重心離跳臺臺面的高度為0.70 m，在從起跳到接觸水面過程中完成一系列動作，入水后水的等效阻力F(不包括浮力)作用于圓柱體的下端面，,F的數(shù)值隨入水深度y變化的函數(shù)圖像如圖所示，該直線與F軸相交于F＝2.5 mg處，與y軸相交于y＝h(某一未知深度)處，為了確保運動員的安全，水池必須有一定的深度，已知水的密度ρ＝1×103 kg/m3，g取10 m/s2，根據(jù)以上的數(shù)據(jù)估算：

19、,(1)起跳瞬間所做的功；(2)從起跳到接觸水面過程的時間；(3)跳水池至少應為多深？(保留兩位有效數(shù)字)【解題探究】 (1)請對運動員在入水后進行受力分析，哪些力是變力？①受到的力：　　　　　　　　　。②變力：　　　　　　。(2)試分析運動員受到的阻力和浮力的變化特點。【提示】 ①由圖像可知，阻力F隨入水深度y線性減小，可用平均力求解。②入水過程中浮力逐漸增大，入水后浮力大小不變。,重力、浮力、阻力,阻力、浮力,(3)

20、各力做功的情況如何？【提示】 重力做正功，浮力和阻力做負功，各力做功過程中的位移大小不同。【自主解答】 _____________________________________________________ _____________________________________________________,【答案】 (1)100 J　(2)1.63 s　(3)6.6 m,【總結提升】 圖像所圍“面積”的意義(1)v&#

21、173;t圖：由公式x＝vt可知，v­t圖線與坐標軸圍成的面積表示物體的位移。(2)a­t圖：由公式Δv＝at可知，a­t圖線與坐標軸圍成的面積表示物體速度的變化量。(3)F­x圖：由公式W＝Fx可知，F(xiàn)­x圖線與坐標軸圍成的面積表示力所做的功。(4)P­t圖：由公式W＝Pt可知，P­t圖線與坐標軸圍成的面積表示力所做的功。,變式訓練3 如圖甲所示，一根輕質(zhì)彈簧

22、左端固定在豎直墻面上，右端放一個可視為質(zhì)點的小物塊，小物塊的質(zhì)量為m＝1.0 kg，當彈簧處于原長時，小物塊靜止于O點?，F(xiàn)對小物塊施加一個外力F，使它緩慢移動，將彈簧壓縮至A點，壓縮量為x＝0.1 m，在這一過程中，所用外力F與壓縮量的關系如圖乙所示．然后撤去F釋放小物塊，讓小物塊沿桌面運動，已知O點至桌邊B點的距離為L＝2x，水平桌面的高為h＝5.0 m，計算時，可用滑動摩擦力近似等于最大靜摩擦力。(g取10 m/s2)求：,(1)在

23、壓縮彈簧的過程中，彈簧存貯的最大彈性勢能；(2)小物塊到達桌邊B點時速度的大小；(3)小物塊落地點與桌邊B的水平距離?！窘馕觥?(1)取向左為正方向，從F­x圖中可以看出，小物塊與桌面間的滑動摩擦力大小為Ff＝1.0 N，方向為負方向在壓縮過程中，摩擦力做功為Wf＝－Ffx＝－0.1 J由圖線與x軸所圍面積可得外力F做功為,【答案】 (1)2.3 J　(2)2 m/s　(3)2 m,利用動能定理解決多過程問題【典

24、例】 (2014·合肥模擬)如圖所示，質(zhì)量為m＝1 kg的可視為質(zhì)點的小物體輕輕放在勻速運動的傳送帶上的P點，隨傳送帶運動到A點后水平拋出，小物體恰好無碰撞地沿圓弧切線從B點進入豎直光滑圓弧軌道下滑，圓弧軌道與質(zhì)量為M＝2 kg的足夠長的小車左端在最低點O點相切，并在O點滑上小車，水平地面光滑，當小物體運動到障礙物Q處時與Q發(fā)生無機械能損失的碰撞。,碰撞前小物體和小車已經(jīng)相對靜止，而小車可繼續(xù)向右運動(小物體始終在小車上)，小

25、車運動過程中和圓弧無相互作用。已知圓弧半徑R＝1.0 m，圓弧對應的圓心角θ為53°，A點距水平地面的高度h＝0.8 m，小物體與小車間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。試求：,(1)小物體離開A點的水平速度v1；(2)小物體經(jīng)過O點時對軌道的壓力；(3)第一次碰撞后直至靜止，小物體相對小車的位移和小車做勻減速運動的總時間。,變式訓練

26、 在有大風的情況下，一小球自A點豎直上拋，其運動軌跡如圖所示(小球的運動可看做豎直方向的豎直上拋運動和水平方向的初速度為零的勻加速直線運動的合運動)，小球運動軌跡上的A、B兩點在同一水平直線上，M點為軌跡的最高點。若風力的大小恒定，方向水平向右，小球在A點拋出時的動能為4 J，在M點時它的動能為2 J，落回到B點時動能記為EkB，小球上升時間記為t1，下落時間記為t2，不計其他阻力，則(　　)A．x1∶x2＝1∶3　　　　　　　

27、　B．t1＜t2C．EkB＝6 J D．EkB＝12 J,【答案】 AD,1．人通過滑輪將質(zhì)量為m的物體，沿粗糙的斜面由靜止開始勻加速地由底端拉上斜面，物體上升的高度為h，到達斜面頂端的速度為v，如圖所示。則在此過程中(　　),【答案】 B,2．如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一物體向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面。設物體在斜面最低點A的速度為v

28、，壓縮彈簧至C點時彈簧最短，C點距地面高度為h，則物體從A到C的過程中彈簧彈力做功是(　　),【答案】 A,3．如圖所示，質(zhì)量相同的物體分別自斜面AC和BC的頂端由靜止開始下滑，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)都相同，物體滑到斜面底部C點時的動能分別為Ek1和Ek2，下滑過程中克服摩擦力所做的功分別為W1和W2，則(　　)A．Ek1＞Ek2　W1＜W2 B．Ek1＞Ek2　W1＝W2C．Ek1＝Ek2　W1＞W(wǎng)2

29、 D．Ek1＜Ek2　W1＞W(wǎng)2,【解析】 設斜面的傾角為θ，斜面的底邊長為x，則下滑過程中克服摩擦力做的功為W＝μmgcos θ·x/cos θ＝μmgx，所以兩種情況下克服摩擦力做的功相等。又由于B的高度比A低，所以由動能定理可知Ek1＞Ek2。故選B。【答案】 B,4．如圖所示，一質(zhì)量為m的質(zhì)點在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開始自邊緣上的A點滑下，到達最低點B時，它對容器的正壓力為FN。重力加速

30、度為g，則質(zhì)點自A滑到B的過程中，摩擦力對其所做的功為(　　),【答案】 A,5．如圖所示，輕彈簧左端固定在豎直墻上，右端點在O位置。質(zhì)量為m的物塊A(可視為質(zhì)點)以初速度v0從距O點右方x0的P點處向左運動，與彈簧接觸后壓縮彈簧，將彈簧右端壓到O′點位置后，A又被彈簧彈回，A離開彈簧后，恰好回到P點，物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ。求：(1)物塊A從P點出發(fā)又回到P點的過程，克服摩擦力所做的功；(2)O點和O′點間的距離x