高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 第一單元 第2課 動(dòng)能 動(dòng)能定理及其應(yīng)用課件

第一單元功和功率、動(dòng)能定理功和功率、動(dòng)能定理 第2課動(dòng)能動(dòng)能定理及其應(yīng)用動(dòng)能動(dòng)能定理及其應(yīng)用 第六章功能關(guān)系和機(jī)械能功能關(guān)系和機(jī)械能 知能要求與高考展望知能要求與高考展望1. 掌握動(dòng)能的概念及動(dòng)能定理的表達(dá)式與本質(zhì)含掌握動(dòng)能的概念及動(dòng)能定理的表達(dá)式與本質(zhì)含義，能夠熟練運(yùn)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題義，能夠熟練運(yùn)用動(dòng)能定理解決問(wèn)題2考查題型齊全，是高考命題核心之一考查題型齊全，是高考命題核心之一.課課 前前 自自 修修1動(dòng)能動(dòng)能(1)定義：一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說(shuō)這個(gè)物定義：一個(gè)物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量能量可以有不同的形式，物體由于運(yùn)動(dòng)而體具有能量能量可以有不同的形式，物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫具有的能叫_(2)動(dòng)能的表達(dá)式：動(dòng)能的表達(dá)式：Ek_.(3)動(dòng)能的單位：動(dòng)能的國(guó)際單位是焦耳動(dòng)能的單位：動(dòng)能的國(guó)際單位是焦耳(符號(hào)：符號(hào)：_)動(dòng)能動(dòng)能J2動(dòng)能定理動(dòng)能定理(1)內(nèi)容：合外力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于內(nèi)容：合外力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的_(2)表達(dá)式：表達(dá)式：對(duì)單個(gè)物體，動(dòng)能定理可表述為：合外力做的功等對(duì)單個(gè)物體，動(dòng)能定理可表述為：合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化于物體動(dòng)能的變化(這里的合力指物體受到的所有外力的這里的合力指物體受到的所有外力的合力合力)表達(dá)式：表達(dá)式：W合合Ek.具體為：具體為：_ .變化量變化量對(duì)于多過(guò)程、多外力的物體系統(tǒng)，動(dòng)能定理也對(duì)于多過(guò)程、多外力的物體系統(tǒng)，動(dòng)能定理也可以表述為：所有外力對(duì)物體做功的可以表述為：所有外力對(duì)物體做功的_等于物等于物體系統(tǒng)動(dòng)能的變化體系統(tǒng)動(dòng)能的變化表達(dá)式：表達(dá)式：W1W2_ .代數(shù)和代數(shù)和重重 難難 突突 破破1.動(dòng)能的理解動(dòng)能的理解(1)動(dòng)能是標(biāo)量，動(dòng)能的取值可以為正值或零，但不動(dòng)能是標(biāo)量，動(dòng)能的取值可以為正值或零，但不會(huì)為負(fù)值會(huì)為負(fù)值. (2)動(dòng)能是狀態(tài)量，描述的是物體在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能是狀態(tài)量，描述的是物體在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定質(zhì)量的物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)一定質(zhì)量的物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度)確定時(shí)，確定時(shí)，Ek有唯一確定的值，速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化，但動(dòng)有唯一確定的值，速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化，但動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化能變化時(shí)，速度一定變化(3)動(dòng)能具有相對(duì)性，由于瞬時(shí)速度與參考系有關(guān)，動(dòng)能具有相對(duì)性，由于瞬時(shí)速度與參考系有關(guān)，所以所以Ek也與參考系有關(guān)，在高中，動(dòng)能公式中速度都要也與參考系有關(guān)，在高中，動(dòng)能公式中速度都要以地面作參考系以地面作參考系2動(dòng)能定理的理解動(dòng)能定理的理解(1)動(dòng)能定理是把過(guò)程量動(dòng)能定理是把過(guò)程量(做功做功)和狀態(tài)量和狀態(tài)量(動(dòng)能動(dòng)能)聯(lián)系聯(lián)系在一起的物理規(guī)律，它表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變?cè)谝黄鸬奈锢硪?guī)律，它表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系量的關(guān)系(2)動(dòng)能定理的研究對(duì)象是單一物體，或者可以看成動(dòng)能定理的研究對(duì)象是單一物體，或者可以看成單一物體的物體系單一物體的物體系(3)作用在物體上的力無(wú)論是什么性質(zhì)的力，無(wú)論是作用在物體上的力無(wú)論是什么性質(zhì)的力，無(wú)論是恒力還是變力，無(wú)論物體做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)恒力還是變力，無(wú)論物體做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理都適用能定理都適用(4)動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，不必按運(yùn)動(dòng)的分動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，不必按運(yùn)動(dòng)的分解獨(dú)立運(yùn)用動(dòng)能定理列式，要按整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程處理解獨(dú)立運(yùn)用動(dòng)能定理列式，要按整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程處理3應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)要注意的幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)要注意的幾個(gè)問(wèn)題(1)在分析物體受力時(shí)，要考慮物體受到的所有力，在分析物體受力時(shí)，要考慮物體受到的所有力，包括重力包括重力(2)動(dòng)能定理中的位移、速度各物理量都選地面為參動(dòng)能定理中的位移、速度各物理量都選地面為參考系考系(3)計(jì)算時(shí)應(yīng)把各已知功的正、負(fù)號(hào)代入動(dòng)能定理表計(jì)算時(shí)應(yīng)把各已知功的正、負(fù)號(hào)代入動(dòng)能定理表達(dá)式，如果有的力是變力，則設(shè)一個(gè)功的符號(hào)代替進(jìn)行列達(dá)式，如果有的力是變力，則設(shè)一個(gè)功的符號(hào)代替進(jìn)行列式，求出其值式，求出其值(正值表示正功，負(fù)值表示負(fù)功正值表示正功，負(fù)值表示負(fù)功)(4)如果研究過(guò)程中物體受力情況有變化，要分別如果研究過(guò)程中物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個(gè)階段做的功，運(yùn)用所有外力對(duì)物體做寫出該力在各個(gè)階段做的功，運(yùn)用所有外力對(duì)物體做功的代數(shù)和等于物體系統(tǒng)動(dòng)能的變化進(jìn)行列式解答功的代數(shù)和等于物體系統(tǒng)動(dòng)能的變化進(jìn)行列式解答(5)恒力作用下的物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，凡不涉及加速度恒力作用下的物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，凡不涉及加速度和時(shí)間及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程的具體細(xì)節(jié)的，可優(yōu)先運(yùn)用動(dòng)能和時(shí)間及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程的具體細(xì)節(jié)的，可優(yōu)先運(yùn)用動(dòng)能定理求解定理求解題題 型型 探探 究究題型一題型一對(duì)動(dòng)能定理的理解對(duì)動(dòng)能定理的理解【例【例1】 (2012山東東營(yíng)山東東營(yíng))人通過(guò)滑輪將質(zhì)量為人通過(guò)滑輪將質(zhì)量為m的的物體，沿粗糙的斜面由靜止開(kāi)始勻加速地由底端拉上斜面，物體，沿粗糙的斜面由靜止開(kāi)始勻加速地由底端拉上斜面，物體上升的高度為物體上升的高度為h，到達(dá)斜面頂端的速度為，到達(dá)斜面頂端的速度為v，如圖所示，如圖所示，則在此過(guò)程中則在此過(guò)程中()A物體所受的合外力做功為物體所受的合外力做功為mghmv2B物體所受的合外力做功為物體所受的合外力做功為mv2C人對(duì)物體做的功為人對(duì)物體做的功為mghD人對(duì)物體做的功大于人對(duì)物體做的功大于mgh審題突破：審題突破：本題考查對(duì)力做功及動(dòng)能定理的理解本題考查對(duì)力做功及動(dòng)能定理的理解解析：解析：物體沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有物體沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有W合合WFWfmgh mv2，其中，其中Wf為物體克服摩擦力為物體克服摩擦力做的功人對(duì)物體做的功即是人對(duì)物體的拉力做的功，做的功人對(duì)物體做的功即是人對(duì)物體的拉力做的功，所以所以W人人WFWfmgh mv2，A、C錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B、D正正確確答案：答案：BD方法點(diǎn)竅方法點(diǎn)竅：對(duì)動(dòng)能定理的理解：對(duì)動(dòng)能定理的理解.1.動(dòng)能定理公式中等號(hào)的意義動(dòng)能定理公式中等號(hào)的意義.等號(hào)表明合力做功與物體動(dòng)能的變化間的三個(gè)關(guān)系：等號(hào)表明合力做功與物體動(dòng)能的變化間的三個(gè)關(guān)系：( (1) )數(shù)量關(guān)系：即合外力所做的功與物體動(dòng)能的變化數(shù)量關(guān)系：即合外力所做的功與物體動(dòng)能的變化具有等量代換關(guān)系具有等量代換關(guān)系.可以通過(guò)計(jì)算物體動(dòng)能的變化，求合可以通過(guò)計(jì)算物體動(dòng)能的變化，求合力的功，進(jìn)而求得某一力的功力的功，進(jìn)而求得某一力的功.( (2) )單位相同：國(guó)際單位都是焦耳單位相同：國(guó)際單位都是焦耳.( (3) )因果關(guān)系：合外力的功是引起物體動(dòng)能變化的原因果關(guān)系：合外力的功是引起物體動(dòng)能變化的原因因.2.準(zhǔn)確理解動(dòng)能定理準(zhǔn)確理解動(dòng)能定理.動(dòng)能定理動(dòng)能定理 ( )適用于任何力作用下，以任何形式運(yùn)動(dòng)的物體適用于任何力作用下，以任何形式運(yùn)動(dòng)的物體( (或系統(tǒng)或系統(tǒng)) )，是一標(biāo)量式，不存在方向問(wèn)題，它把過(guò)程量是一標(biāo)量式，不存在方向問(wèn)題，它把過(guò)程量( (做功做功) )與狀與狀態(tài)量態(tài)量( (動(dòng)能動(dòng)能) )聯(lián)系在一起，常用于求變力做功、分析復(fù)雜聯(lián)系在一起，常用于求變力做功、分析復(fù)雜運(yùn)動(dòng)過(guò)程、判斷能量間的轉(zhuǎn)化關(guān)系等運(yùn)動(dòng)過(guò)程、判斷能量間的轉(zhuǎn)化關(guān)系等.22K01122tWEmvmv題型二題型二運(yùn)用動(dòng)能定理解決多過(guò)程問(wèn)題運(yùn)用動(dòng)能定理解決多過(guò)程問(wèn)題【例【例2】 如圖所示的軌道由斜面如圖所示的軌道由斜面AB、水平面、水平面BC、圓弧面圓弧面CD和水平面和水平面DE組成質(zhì)量為組成質(zhì)量為m1 kg的小物塊從的小物塊從高為高為h3 m、傾角為、傾角為37的斜面頂點(diǎn)的斜面頂點(diǎn)A由靜止沿斜面由靜止沿斜面加速滑下，經(jīng)過(guò)斜面底端加速滑下，經(jīng)過(guò)斜面底端B點(diǎn)的小曲面無(wú)機(jī)械能損失的點(diǎn)的小曲面無(wú)機(jī)械能損失的滑上長(zhǎng)度滑上長(zhǎng)度L4 m的水平面的水平面BC 已知小物塊與所有接觸已知小物塊與所有接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.3，圓弧的半徑，圓弧的半徑R0.8 m，g取取10 m/s2，求：，求：(1)小物塊滑到小物塊滑到B點(diǎn)時(shí)的速度點(diǎn)時(shí)的速度vB是多大？是多大？(sin 370.6，cos 370.8)(2)小物塊是不是沿圓弧面小物塊是不是沿圓弧面CD滑下？如果不是？試計(jì)滑下？如果不是？試計(jì)算小物塊落至算小物塊落至DE面時(shí)與面時(shí)與D點(diǎn)的距離點(diǎn)的距離s.審題突破審題突破：這是一道簡(jiǎn)單的組合題，與斜面、水平：這是一道簡(jiǎn)單的組合題，與斜面、水平面、平拋運(yùn)動(dòng)等組成面、平拋運(yùn)動(dòng)等組成“一體多段一體多段”的常規(guī)題第的常規(guī)題第(1)問(wèn)因問(wèn)因不涉及加速度和時(shí)間，運(yùn)用動(dòng)能定理解答比采用牛頓第不涉及加速度和時(shí)間，運(yùn)用動(dòng)能定理解答比采用牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)解答要快；第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)解答要快；第(2)問(wèn)開(kāi)頭也一樣，而到達(dá)問(wèn)開(kāi)頭也一樣，而到達(dá)圓弧則要進(jìn)行討論，從而確認(rèn)小物塊不是做圓周運(yùn)動(dòng)而圓弧則要進(jìn)行討論，從而確認(rèn)小物塊不是做圓周運(yùn)動(dòng)而是做平拋運(yùn)動(dòng)是做平拋運(yùn)動(dòng)方法點(diǎn)竅方法點(diǎn)竅：應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本思路：應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本思路：( (1) )確定確定研究對(duì)象和研究過(guò)程研究對(duì)象和研究過(guò)程( (是分段還是全過(guò)程是分段還是全過(guò)程) ).( (2) )分析研究對(duì)分析研究對(duì)象受力情況和各個(gè)力的做功情況，受哪些力？每個(gè)力是象受力情況和各個(gè)力的做功情況，受哪些力？每個(gè)力是否做功？做正功還是負(fù)功？做多少功？然后求各個(gè)力做否做功？做正功還是負(fù)功？做多少功？然后求各個(gè)力做功的代數(shù)和功的代數(shù)和.( (3) )明確物體在過(guò)程始末狀態(tài)的動(dòng)能明確物體在過(guò)程始末狀態(tài)的動(dòng)能 和和 .( (4) )按照動(dòng)能定理按照動(dòng)能定理 列式求解列式求解.若只求若只求C點(diǎn)的速度，則可以把多個(gè)過(guò)程看作一點(diǎn)的速度，則可以把多個(gè)過(guò)程看作一個(gè)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理列式求解個(gè)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理列式求解.212tmv2012mv221201122tWWmvmv題型三題型三用動(dòng)能定理求變力做的功用動(dòng)能定理求變力做的功【例【例3】 如圖所示為高山滑雪飛如圖所示為高山滑雪飛行距離比誰(shuí)最遠(yuǎn)的比賽，質(zhì)量行距離比誰(shuí)最遠(yuǎn)的比賽，質(zhì)量m60 kg的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員，從的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員，從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿雪道滑下，從沿雪道滑下，從B點(diǎn)水平飛出后又落在點(diǎn)水平飛出后又落在與水平面成傾角與水平面成傾角37的斜坡上的的斜坡上的C點(diǎn)已知點(diǎn)已知AB兩點(diǎn)間的高度差為兩點(diǎn)間的高度差為h25 m，B、C兩點(diǎn)間的距離為兩點(diǎn)間的距離為s75 m(g取取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)，求：求：(1)運(yùn)動(dòng)員從運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度點(diǎn)飛出時(shí)的速度vB的大小的大小(2)運(yùn)動(dòng)員從運(yùn)動(dòng)員從A到到B過(guò)程中克服摩擦力所做的功過(guò)程中克服摩擦力所做的功審題突破審題突破：第：第(1)問(wèn)通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)解決，要注問(wèn)通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)解決，要注意利用斜面作圖確立兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的位移，再利用平拋運(yùn)意利用斜面作圖確立兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的位移，再利用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)列兩個(gè)關(guān)系式，解方程組計(jì)算平拋的初速度；動(dòng)的知識(shí)列兩個(gè)關(guān)系式，解方程組計(jì)算平拋的初速度；第第(2)問(wèn)中，因摩擦力時(shí)刻與接觸面相切，摩擦力做功與問(wèn)中，因摩擦力時(shí)刻與接觸面相切，摩擦力做功與路程有關(guān)，且因方向不斷改變，故摩擦力是個(gè)變力，不路程有關(guān)，且因方向不斷改變，故摩擦力是個(gè)變力，不能用能用WFs計(jì)算，而要借助動(dòng)能定理計(jì)算計(jì)算，而要借助動(dòng)能定理計(jì)算解析：解析：(1)設(shè)由設(shè)由B到到C平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t.運(yùn)動(dòng)員在斜運(yùn)動(dòng)員在斜面上平拋的情景如下圖所示：面上平拋的情景如下圖所示：在豎直方向上，有：在豎直方向上，有：ssin 37 gt2.在水平方向上，有：在水平方向上，有：scos 37vBt.2/得：得： vB 20 m/s.(2)運(yùn)動(dòng)員從運(yùn)動(dòng)員從A到到B的過(guò)程中，設(shè)摩擦阻力做功為的過(guò)程中，設(shè)摩擦阻力做功為Wf，由動(dòng)能定理，有：由動(dòng)能定理，有：mghABWf mvB20.代入數(shù)據(jù)解得：代入數(shù)據(jù)解得：Wf 3 000 J.所以運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力所做的功為所以運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力所做的功為3 000 J.答案：答案：(1)20 m/s(2)3 000 J方法點(diǎn)竅方法點(diǎn)竅：先把變力做功設(shè)個(gè)符號(hào)：先把變力做功設(shè)個(gè)符號(hào)Wf，再求這個(gè)，再求這個(gè)功與其他恒力做功的代數(shù)和等于末動(dòng)能減去初動(dòng)能，功與其他恒力做功的代數(shù)和等于末動(dòng)能減去初動(dòng)能，解方程就能求得這個(gè)變力做的功解方程就能求得這個(gè)變力做的功.阻力做功是負(fù)功，阻力做功是負(fù)功，列式不加負(fù)號(hào)，結(jié)果得到負(fù)值；列式先加負(fù)號(hào)，結(jié)果列式不加負(fù)號(hào)，結(jié)果得到負(fù)值；列式先加負(fù)號(hào)，結(jié)果得到正值，是克服阻力做的功得到正值，是克服阻力做的功.隨隨 堂堂 訓(xùn)訓(xùn) 練練1如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)的小球用長(zhǎng)為為L(zhǎng)的輕繩懸掛于的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平力點(diǎn)，小球在水平力F作作用下，從平衡位置用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移到點(diǎn)很緩慢地移到Q點(diǎn)則點(diǎn)則F做的功為做的功為()AmgLcos BmgL(1cos )CFLcos DFLsin 錯(cuò)解：錯(cuò)解：錯(cuò)選錯(cuò)選D，認(rèn)為在力，認(rèn)為在力F的方向上小球運(yùn)動(dòng)的位移的方向上小球運(yùn)動(dòng)的位移為為L(zhǎng)sin ，所以，所以F做的功為做的功為FLsin .要注意分析發(fā)現(xiàn)要注意分析發(fā)現(xiàn)F是變是變力，須由動(dòng)能定理求它的功力，須由動(dòng)能定理求它的功答案：答案：B2如圖，木板長(zhǎng)為如圖，木板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板的，板的A端放一質(zhì)量為端放一質(zhì)量為m的小物的小物塊，物塊與板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為塊，物塊與板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.開(kāi)始時(shí)板水平，在繞開(kāi)始時(shí)板水平，在繞O點(diǎn)逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)角度點(diǎn)逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)角度的過(guò)程中，的過(guò)程中， 小物塊相對(duì)木板沒(méi)有小物塊相對(duì)木板沒(méi)有滑動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是滑動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A靜摩擦力對(duì)小物塊沒(méi)有做功靜摩擦力對(duì)小物塊沒(méi)有做功 B支持力對(duì)小物塊做的功為支持力對(duì)小物塊做的功為mgcos Lsin C合外力對(duì)小物塊做的功為合外力對(duì)小物塊做的功為mgLsin D支持力對(duì)小物塊做的功為支持力對(duì)小物塊做的功為mgLsin ,錯(cuò)解：錯(cuò)解：錯(cuò)選錯(cuò)選B，認(rèn)為支持力等于，認(rèn)為支持力等于mgcos ，再乘位移，再乘位移Lsin .錯(cuò)選錯(cuò)選C，沒(méi)有考慮重力做功也包含其中，也不能很，沒(méi)有考慮重力做功也包含其中，也不能很好抓住動(dòng)能定理進(jìn)行理解好抓住動(dòng)能定理進(jìn)行理解解析解析：其實(shí)，由于板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，故小物塊動(dòng)能變化其實(shí)，由于板緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，故小物塊動(dòng)能變化為零，為零， 合外力做功為零，由此可知木板做的功等于小物合外力做功為零，由此可知木板做的功等于小物塊克服重力做的功而靜摩擦力保持與運(yùn)動(dòng)方向垂直，塊克服重力做的功而靜摩擦力保持與運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功；支持力卻因傾角的變化而變化，是變力，它做不做功；支持力卻因傾角的變化而變化，是變力，它做的功又剛好等于木板對(duì)小物塊做的功的功又剛好等于木板對(duì)小物塊做的功. 答案：答案：AD