《【名师点金】2013届高考物理一轮复习课件第2讲动能定理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【名师点金】2013届高考物理一轮复习课件第2讲动能定理（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 动能定理,知识建构,技能建构,1.定义:物体由于运动而具有的能.,一、动能,2.公式:Ek= mv2,式中v为瞬时速度.,3.矢标性:动能是标量,只有正值,动能与速度的方向无关.,知识建构,技能建构,4.动能是状态量,动能的变化是过程量,等于末动能减初动能,即 Ek=Ek2-Ek1.,注意:动能具有相对性,其数值与参考系的选择有关,一般取地面为参 考系.,二、动能定理,知识建构,技能建构,知识建构,技能建构,知识建构,技能建构,注意:动能定理的研究对象一般是单个物体或几个处于相对静止 状态的物体组成的系统.,应用动能定理时,一定要指明研究对象和研究过程.,动能定理对应的是一个过程,并且
2、它只涉及物体初、末状态的动 能和整个过程中合外力做的功,它不涉及物体运动过程中的加速度 、时间以及中间状态的速度和动能,因此用它处理问题比较方便.,做功的过程就是能量转化的过程,动能定理表达式中的“=”的意 义是一种因果关系在数值上相等的符号,它并不意味着“功就是动 能增量”,也不意味着“功转变成了动能”,而是意味着“功引起物 体动能的变化”.,动能定理公式两边的每一项都是标量,因此动能定理是一个标量,方程.,知识建构,技能建构,1.物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所示.下列表述正 确的是 ( ),A.在01 s内,合外力做正功,B.在02 s内,合外力总是做正功,C.在1 s2
3、s内合外力不做功,D.在03 s内,合外力总是做正功,【解析】根据动能定理,合外力做的功等于物体动能的变化,01 s 内动能增加,所以合外力做正功,选项A正确;02 s内动能先增加后 减少,合外力先做正功后做负功,选项B错误;1 s2 s 内动能减少,合 外力做负功,选项C错误;03 s 内动能变化量为零,合力做功为零,选 项D错误.,【答案】A,知识建构,技能建构,2.如图所示,质量为m的物块与转台之间的最大静摩擦力为物块重力 的k倍,物块与转轴OO相距R,物块随转台由静止开始转动,当转速增 加到一定值时,物块即将在转台上滑动.在物块由静止到滑动前的这 一过程中,转台的摩擦力对物块做的功为
4、( ),A.0 B.2kmgR,C.2kmgR D. kmgR,【解析】物块在转台上即将滑动时,最大静摩擦力提供向心力,即,kmg=,在这一过程中对物块用动能定理,知识建构,技能建构,W= mv2,由上式知,转台对物块所做的功,W= kmgR,D对.,【答案】D,知识建构,技能建构,3.物体沿直线运动的v-t图象如图所示,已知在第1 s内合外力对物体 做的功为W,则 ( ),A.从第1 s末到第3 s末合外力做功为4W,B.从第3 s末到第5 s末合外力做功为-2W,C.从第5 s末到第7 s末合外力做功为W,D.从第3 s末到第4 s末合外力做功为-0.75W,知识建构,技能建构,【解析】设
5、最大速度等于v,根据动能定理,第1 s内合外力做功W= .物体在第1 s到第3 s内做匀速直线运动,所以从第1 s末到第3 s 末合外力做功为零,A错误;从第3 s末到第5 s 末合外力做功等于动 能变化量,0- = -W,故B错误;同理从第5 s末到第7 s末合外力做功-0=W,从第3 s 末到第4 s末动能变化为 - = - ,所以C、D 正确.,【答案】CD,知识建构,技能建构,4.如图甲所示,某人通过一根跨过定滑轮的轻绳提升一个质量为m的 重物,开始时人在滑轮的正下方,绳下端A点离滑轮的距离为H.人由 静止拉着绳向右移动,当绳下端到达B点位置时,人的速度为v,绳与水 平面夹角为.问在这
6、个过程中,人对重物做了多少功?,甲,知识建构,技能建构,【解析】当绳下端由A点移到B点时,重物上升的高度为:,h= -H=,重物克服重力做功为:WG=,乙,知识建构,技能建构,【答案】 +,知识建构,技能建构,例1 一质量为m的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点.小球在 水平拉力F作用下,从平衡位置P点缓慢移动到Q点,如图所示,则拉力 F做的功为 ( ),A. mglcos B. mgl(1-cos ),C. Flcos D. Fl,一、对动能定理的理解,知识建构,技能建构,【名师点金】将小球从位置P缓慢拉到位置Q的过程中,球在任一位 置均可看做处于平衡状态,由平衡条件可得F=mgtan .可见,
7、随着角 的增大,F也在增大,因此F是变力.而变力做功是不能用功的定义求 解的,应从功和能关系的角度来求拉力F做的功.,知识建构,技能建构,【规范全解】小球受重力、水平拉力和绳子拉力的作用,其中绳子 拉力对小球不做功,水平拉力对小球做功设为W,小球克服重力做功 mgl(1-cos ).小球缓慢移动时可认为动能始终为0,根据动能定理有: W-mgl(1-cos )=0,则得:W=mgl(1-cos ),正确选项为B.,【答案】B,知识建构,技能建构,(1)动能定理既适用于恒力作用过程,也适用于变力作用过程.,方法概述,动能定理理解的注意事项:,(2)动能定理既适用于物体做直线运动的情况,也适用于物
8、体做曲线 运动的情况.,知识建构,技能建构,(4)动能定理的研究过程既可以是针对运动过程中的某个具体过程, 也可以是针对运动的全过程.,(3)动能定理的研究对象既可以是单个物体,也可以是几个物体所组 成的一个系统.,(5)动能定理的计算式为标量式,动能Ek= mv2中的v为相对同一参考 系的速度.,知识建构,技能建构,(6)在W=Ek=Ek2-Ek1中,W是合外力(包括重力)所做的总功或所有外力 对物体所做功的代数和,正功取正值计算,负功取负值计算;Ek2-Ek1为 动能的增量,即为末状态的动能与初状态的动能之差,而与物体的运 动过程无关.,知识建构,技能建构,变式训练1 如图甲所示,DO是水
9、平的,AB是斜面,一个物体从高为h 的斜面体的顶端A由静止开始沿AB滑下,当物体到达D点时速度大小 为v0.如果把斜面改为AC,让该物体从斜面体的顶端A由静止开始沿 AC滑下,已知物体与斜面之间的动摩擦因数处处相同且不为零.那 么,当物体到达D点时速度 ( ),A.大于v0 B.等于v0,C.小于v0 D.取决于斜面的倾角,甲,知识建构,技能建构,【规范全解】如图乙所示,物体沿斜面滑动的过程可以应用动能定 理分析.物体沿ABD滑动的过程:mgh-mgcossAB-mgsBD= m -0,乙,知识建构,技能建构,【答案】B,知识建构,技能建构,例2 一列车沿平直铁轨行驶时,车厢所受阻力大小恒为F
10、f =2103 N.列车从车站由静止开出时,车头对车厢的牵引力恒为F=6 103 N,当行驶一段距离x1=50 m后,车厢与车头脱钩,求脱钩后车厢向 前滑行的距离x2.,二、动能定理的应用技巧,知识建构,技能建构,【名师点金】动能定理是高中物理中应用最为广泛的定理之一,其 优越性在于动能定理既适用于直线运动,也适应于曲线运动;既适用 于恒力做功,也适用于变力做功;力既可以是分段作用,也可以是持续 作用.由于动能定理中不涉及物体的加速度和运动时间,因此应用动 能定理解题非常方便.许多利用运动学规律和牛顿第二定律可以解 决的问题,如果利用动能定理来解决则更为方便;许多利用牛顿运动 定律不好解决的问
11、题,应用动能定理却可以轻松解决.,知识建构,技能建构,【规范全解】解法一 运用运动学规律和牛顿第二定律求解.,以车厢为研究对象,它的运动过程可以分为两段.,脱钩前车厢做匀加速运动,由牛顿第二定律可得车厢的加速度:,a1= = = m/s2,所以,由运动学公式 - =2a1x1可得车厢脱钩时的速度:,v1= =200 m/s,脱钩后车厢做匀减速运动,由牛顿第二定律可得车厢的加速度:,a2= = = - m/s2,所以,由运动学公式 - =2a2x2可得脱钩后车厢向前滑行的距离:,知识建构,技能建构,x2= =100 m.,解法二 运用动能定理求解.,取全过程为研究对象,由动能定理可得:Fx1-F
12、f(x1+x2)=0,解得:x2=100 m.,【答案】100 m,方法概述,动能定理建立起了过程量(功)和状态量(动能)间的联系.动能定理 的应用方法可以概括为八个字“一个过程,两个状态”,具体步骤 是:,知识建构,技能建构,1.确定研究对象和研究过程.一般情况下,动能定理的研究对象是单 个物体,也可以是不存在相对运动的系统.,2.对研究对象进行受力分析.注意研究对象以外的物体施于研究对 象的力都要分析,包括重力.,3.写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功(注意功的 正负).如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个 阶段做的功.,知识建构,技能建构,4.写出物体的初
13、、末动能.,5.按照动能定理列式求解.在列式时方程的左边一定是合外力的功, 方程的右边才是动能的变化量.(这体现了功是能量转化的量度).,知识建构,技能建构,变式训练2 在很多杂技表演中,为了保证演员的安全,在演员身上 都系着安全绳.当演员不慎从空中掉下时,安全绳不但能让演员免于 跌落地面,还能起到一定的缓冲作用,防止演员受伤.设在某次表演 中,质量为m=60 kg的演员不慎从空中跌落,在安全绳拉直之前,演员 竖直下落了h1=1.25 m,接着演员在安全绳的作用下又运动了0.75 m. 求安全绳对演员的平均作用力.,知识建构,技能建构,【规范全解】解法一 设演员在安全绳刚好伸直时速度为v.对该
14、过 程应用动能定理:mgh1= mv2,解得v= =5 m/s.,设安全绳对演员的平均作用力为f,从安全绳刚好伸直到演员运动到 最低点过程应用动能定理mgh2-fh2= mv2,解得f=1600 N.,解法二 设安全绳对演员的平均作用力为f,选全过程来研究,应用动 能定理mg(h1+h2)-fh2=0,解得:f=1600 N.,【答案】1600 N,知识建构,技能建构,高考真题1 (2010年高考全国理综卷)如图所示,MNP 为竖直面 内一固定轨道,其圆弧段MN与水平段NP相切于N,P端固定一竖直挡 板.M相对于N的高度为h,NP长度为s.一物块自M端从静止开始沿轨 道下滑,与挡板发生一次完全
15、弹性碰撞后停止在水平轨道上某处.若 在MN段的摩擦可忽略不计,物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为, 求物块停止的地方与N点距离的可能值.,知识建构,技能建构,【解析提示】物块从静止下滑到最终停下来的过程受重力、摩擦 力和轨道支持力的作用.根据动能定理或功能关系求出物块克服摩 擦力做功,进而求出物块在摩擦力作用下通过的路程.,【命题分析】本题为计算题,考查变力做功的求解及功能关系.,知识建构,技能建构,【规范全解】根据功能原理,在物块从开始下滑到静止的过程中,物 块重力势能减小的数值Ep与物块克服摩擦力所做功的数值W相等, 即,Ep=W,设物块质量为m,在水平滑道上滑行的总路程为s,则,Ep=m
16、gh,W=mgs,设物块在水平轨道上停住的地方与N点的距离为d.若物块在与P碰 撞后,在到达圆弧形轨道前停止,则,s=2s-d,知识建构,技能建构,联立解得:d=2s-,此结果在 2s时有效.若 2s,则物块与P碰撞后,可再一次滑上圆 弧形轨道,滑下后在水平轨道上停止,此时有s=2s+d,联立解得:d= -2s.,【答案】物块停止的位置距N的距离可能为2s- 或 -2s,知识建构,技能建构,考向预测1 质量为m=1 kg的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送 带上的P点,随传送带运动到A点后水平抛出,小物块恰好无碰撞的沿 圆弧切线从B点进入竖直光滑圆孤轨道下滑.B、C为圆弧的两端点, 其连线水平.已知圆弧半径R=1.0 m圆弧对应圆心角=106,轨道最 低点为O,A点距水平面的高度h=0.8 m.小物块离开C点后恰能无碰撞 的沿固定斜面向上运动,0.8 s后经过D点,物块与斜面间的动摩擦因 数为1= .(g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8)试求:,
