《2012届广东粤教版新课标高中总复习（第1轮）物理：第5章 第2讲动能 动能定理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届广东粤教版新课标高中总复习（第1轮）物理：第5章 第2讲动能 动能定理.ppt（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲动能动能定理 一 动能1 定义 物体由于而具有的能量叫做动能 2 表达式 3 单位 1J 4 动能是标量 且恒为正值 运动 焦耳 J 1kg m2 s2 二 动能定理1 内容 合外力所做的功等于物体动能的改变量 2 表达式 3 意义 合外力对物体做正功 物体的动能增加 合外力对物体做负功 物体的动能减少 4 适用条件 适用于以地面为参照系的单个物体或多个物体 物体受到的外力可以是恒力也可以是变力 特别提示1 动能定理只需要考虑物体的初末状态 不需要考虑过程 适用于恒力和变力做功的情况 所以凡是涉及力和位移而不涉及力的作用时间的动力学问题 都可以用动能定理分析和解答 而且一般比用牛顿运动定
2、律和机械能守恒定律简捷 5 动能定理解题的一般步骤 1 选取研究对象 2 明确运动过程 分析研究对象的受力情况和过程中各个力的做功情况 一共受到哪些力的作用 哪些力不做功 哪些力做正功 哪些力做负功 若不能确定做正功还是负功的 用W来代替就可以了 3 明确运动过程的初 末状态 求出初 末状态的动能 4 根据动能定理列出方程求解 特别提示2 运用动能定理可以求变力做功 特别提示3 动能定理是标量式 不能在某方向上运用速度分量来列动能定理方程式 主题 1 对动能 动能定理的理解 单选 在离地面高h处竖直上抛一质量为m的物块 抛出时的速度为v0 当它落到地面时速度为v 用g表示重力加速度 则此过程中
3、物块克服空气阻力所做的功等于 A B C D 动能定理 受力分析 从抛出到落地整个过程 小球受到重力 阻力作用 对小球运用动能定理 求出 C正确 C 细心审题 正确理解题目意思 避免不必要的错误 用动能定理列方程时 方程左边是各个力做功的代数和 右边是动能改变量 题目问 物块克服空气阻力所做的功 列方程时空气阻力做的功用 W 表示 而不用W表示 若题目问 空气阻力做了多少功 则列方程时空气阻力做的功用 W 表示 运用动能定理解题时要注意方程式右边是用末状态的动能减去初状态的动能 Ek Ek末 Ek初 否则会误选D选项 双选 在有大风的情况下 一小球自A点竖直向上抛出 其运动轨迹如图5 2 1所
4、示 轨迹上A B两点在同一水平线上 M点为轨迹的最高点 若风力的大小恒定 方向水平向右 小球抛出时的动能为4J 在M点时它的动能为2J 不计其他阻力 则 图5 2 1 A s1 s2 1 3B s1 s2 1 4C EkB 6JD EkB 12J 小球在水平方向的运动为初速为零的匀加速直线运动 竖直方向做竖直上抛运动 由运动独立性原理可知 不论风力大小如何 小球上升时间与下降时间相等 根据运动学特殊规律有 s1 s2 1 3 A对 从小球抛出到最高点的过程中 根据动能定理 Fs1 Gh EkM EkA 其中Gh 4J 小球从最高点回到地面的过程中 根据动能定理 Gh Fs2 EkB EkM 以
5、上各式联立解得EkB 12J AD 二 用动能定理求变力做功变力的功一般用W或 W表示 不用Fscos 表示 我们可以通过做功的结果 物体动能的变化来求变力F做的功 单选 如图5 2 2所示 质量为m的小球用长为L的细线悬挂且静止在竖直位置 现用水平力F将小球缓慢地拉到与竖直方向成倾角 的位置 求在此过程中 拉力F做的功为 A FLsin B FLcos C mgL 1 cos D mgL 1 sin 图5 2 2 动能定理小球受到重力 水平力 绳子拉力的作用 因为绳子的拉力始终沿绳子 并与运动方向垂直 所以该力不做功 缓慢 的过程 可以认为小球每一时刻都处于平衡状态 动能没有变化 运用动能定
6、理 mgL 1 cos W 0 故W mgL 1 cos C正确 C 许多同学错误地直接用功的定义式求解 得到A答案 因为过程 缓慢 则每一时刻都可以看成是平衡态 那么F就不可能是恒力 因此用定义式直接求解是错误的 质量为m的物块与水平转台台面之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍 如图5 2 3所示 物块与竖直转轴OO 相距为R 物块随转台由静止开始转动 当转速缓慢增加到一定值时 物块将在转台上开始滑动 在物块由静止到开始滑动前的这一过程中 转台对物块做功为 图5 2 3 A 0B 2kmg RC 2kmgRD 待转台加速到物块即将发生相对滑动状态时 最大静摩擦力全部提供向心力 根据牛顿第
7、二定理得 根据动能定理得 D 一足球质量为m 0 5kg 以v1 10m s的速度水平飞来 被足球运动员水平踢回 踢回时的速度v2大小也是10m s 假设运动员对足球的平均作用力大小为F 100N 足球在地面上滚过的距离为s 10m 则运动员对足球做的功为多少 动能定理选择足球为研究对象 球飞来并被踢回的过程 应用动能定理列方程 即运动员对球做功为零 正确选择研究过程是解决该题的关键 物体的速度方向改变了 但动能并不一定改变 运动员对球做功为零 那是否运动员一直对球都没有做功呢 实际上踢球的过程可以划分为两个阶段 第一阶段运动员对球的力是阻力 使球的速度减小到零 该阶段运动员对球做了负功 第二
8、阶段运动员对球的力是动力 力的方向没有变化 使球的速度由零反向增加 两个阶段做的总功为零 所以球的动能没有变化 只是速度方向发生了变化 动能定理只强调初 末两个状态 并不需要考虑过程 这是它的优越性 许多学生不能正确选择研究的物理过程 乱套公式 选择了球在地面上滚动的过程为研究对象 得出了错误结论 W Fs 1000J 球在地面上滚动的时候运动员并没有力作用在球上 所以此时运动员并没有对球做功 如图5 2 4所示 传送带的水平部分长L 运行速率恒为v 在其左端无初速放上一质量为m的小木块 若木块与传送带之间的动摩擦因数为 则关于物块从左到右运动的过程中 摩擦力所做功的说法正确的是 图5 2 4
9、 A 一定等于 mgLB 可能小于 mgLC 一定等于D 可能小于 小木块无初速放上传送带 在传送带的滑动摩擦力作用下加速运动 当小木块的速度与传送带的速度相同时 两者之间无相对运动 则小木块的速度不再增加 此时的动能最大为 但如果在到达传送带右边时速度还没增加到v 那么动能就小于 根据动能定理 摩擦力做的功等于小木块的动能增加 所以答案D正确 如果在到达传送带右边之前速度已增加到v 则有摩擦力作用的位移将小L 则答案B正确 BD 主题 3 用动能定理对全程列式物体在某个运动过程中包含几个运动性质不同的小过程 如加速 减速的过程 此时可以分段考虑 也可以对全程考虑 但如能对整个过程列式则可使问
10、题简化 把各个力做功代入动能定理的公式时 要把它们的数值连同符号代入 解题时要分清各个过程中各力做功的情况 如图5 2 5所示 物块m从高为h的斜面上滑下 又在同样材料的水平面上滑行s距离后静止 已知斜面倾斜角为 物块由斜面到水平面时圆滑过渡 求物块与接触面间的动摩擦因数 图5 2 5 摩擦力做功 动能定理解法一 分阶段分析 物体在斜面上下滑时摩擦力做负功 重力做正功 动能增加 设到斜面底端时速率为v 对此过程用动能定理 在水平面上滑行时只有摩擦力做负功 最后减速到零 对此过程用动能定理 以上两式联立 解得 解法二 对全过程列式 初 末状态的速度都为零 由动能定理列方程 解得 解法三 设物块与
11、接触面间的动摩擦因数为 则物块在斜面上下滑加速度a1 g sin cos 在水平面上运动的加速度大小a2 g滑块滑到斜面底端的速度设为v 则由运动学公式 0 v2 2a2s 2 gs所以2g h hcot 2 gs所以 以上三种解法可以看出 用动能定理全程列式的解法最为简捷 用运动学的公式解题比较繁琐 这就体现出了动能定理解题的优越性 要注意的是对全程列式时 每一个力做功所涉及的位移并不一定是全程的位移 如图5 2 6所示 斜面倾斜角为 质量为m的滑块在距离板P为s0处以初速度v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于使滑块沿斜面下滑的力 若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失
12、 求滑块总的路程多大 图5 2 6 因为滑块所受摩擦力小于使滑块沿斜面下滑的力 所以滑块最终静止在挡板P处 整个过程中 重力做功为WG mgs0 sin 在斜面上来回滑动时 摩擦力的方向发生了变化 但是整个过程摩擦力都做负功 设总路程为s解得 质量为5t的汽车以恒定的输出功率75kW在一条平直的公路上由静止开始行驶 在10s内速度达到10m s 求摩擦阻力在这段时间内所做的功 g取10m s2 动能定理 功 汽车的功率恒定 根据P Fv知道 随着速度v的增大 牵引力将变小 不能用W Fs求功 但汽车的功率恒定 所以牵引力在这段时间内所做的功为 WF Pt由动能定理 所以 求功的方法有多种 恒力
13、做功用公式W Fscos 功率恒定 力不一定恒定 用公式W Pt计算 等等 熟练掌握公式并理解它们的适用范围 便能找到解题的方法 一辆汽车在平直的路面上以恒定的功率由静止开始行驶 设所受的阻力大小不变 其牵引力F与速度v的关系如图5 2 7所示 加速过程在B点结束 所用时间t 10s 经历的路程s 60m 求 1 汽车所受阻力的大小 2 汽车的质量 图5 2 7 根据P Fv 汽车牵引力 随着v增大 F减小 由F v图线可知 当F 1 104N时 v 10m s 加速过程结束 a 0 则汽车所受阻力f F 1 104N 2 在加速过程中 由动能定理有 而P Fv 1 105W 解得汽车的质量为m 8 103kg
