高考总复习动能和动能定理.pptx

动动能能是是状状态态量量，其其表表达达式式中中的的v是是瞬瞬时时速速度度，但但动动能能的的变变化化量量是是过过程量程量问题探究问题探究1物体速度改变了动能一定变化吗？物体速度改变了动能一定变化吗？提示提示不一定不一定问问题题探探究究2用用牛牛顿顿第第二二定定律律解解题题时时，我我们们常常常常采采用用建建立立直直角角坐坐标标系系，把把力力或或加加速速度度分分解解到到x、y轴轴上上，然然后后沿沿x方方向向列列出出F合合xmax，沿沿y方方向向列列出出F合合ymay求求解解的的方方法法那那么么用用动动能能定定理理解解题题时时，能能否否运运用用类类似似的的方方法法，建建立立直直角角坐坐标标系系，把把力力和和速速度度沿沿x轴轴、y轴轴分分解解，然然后后沿沿x方方向向列列出出W合合xEkx，沿，沿y方向列出方向列出W合合yEky求解？求解？(对应学生用书对应学生用书P84)要点一要点一对动能定理的理解对动能定理的理解1.一一个个物物体体的的动动能能变变化化Ek与合外力对物体所做功与合外力对物体所做功W具有等量代换关系具有等量代换关系(1)若若Ek0，表示物体的动能增加，其增加量等于合外力对物体所做的正功，表示物体的动能增加，其增加量等于合外力对物体所做的正功(2)若若Ek0，表表示示物物体体的的动动能能减减少少，其其减减少少量量等等于于合合外外力力对对物物体体所所做做的的负负功功的的绝绝对值对值(3)若若Ek0，表表示示合合外外力力对对物物体体所所做做的的功功等等于于零零反反之之亦亦然然这这种种等等量量代代换换关关系提供了一种计算变力做功的简便方法系提供了一种计算变力做功的简便方法2动能定理公式中等号的意义动能定理公式中等号的意义等号表明合力做功与物体动能的变化间的三个关系：等号表明合力做功与物体动能的变化间的三个关系：(1)数数量量关关系系：即即合合外外力力所所做做的的功功与与物物体体动动能能的的变变化化具具有有等等量量代代换换关关系系可可以以通通过过计计算算物物体体动动能能的的变变化化，求求合合力力的的功功，进进而而求求得得某某一一力力的的功功(2)单位相同：国际单位都是焦耳单位相同：国际单位都是焦耳(3)因果关系：合外力的功是物体动能变化的原因因果关系：合外力的功是物体动能变化的原因3 动动 能能 定定 理理 中中 涉涉 及及 的的 物物 理理 量量 有有 F、x、m、v、W、Ek等等，在在处处理理含含有有上上述述物物理理量量的的力力学学问问题题时时，可可以以考考虑虑使使用用动动能能定定理理由由于于只只需需要要从从力力在在整整个个位位移移内内所所做做的的功功和和这这段段位位移移始始末末两两状状态态的的动动能能变变化化去去考考虑虑，无无需需注注意意其其中中运运动动状状态态变变化化的的细细节节，同同时时动动能能和和功功都都是是标标量量，无方向性，所以无论是直线运动还是曲线运动，计算都会特别方便无方向性，所以无论是直线运动还是曲线运动，计算都会特别方便4动动能能定定理理中中的的位位移移和和速速度度必必须须是是相相对对于于同同一一个个参参考考系系的的，一一般般以地面为参考系以地面为参考系一一 个个 质质 量量 为为 0.3 kg的的 弹弹 性性 小小 球球，在在 光光 滑滑 水水 平平 面面 上上 以以 6 m/s的的速速度度垂垂直直撞撞到到墙墙上上，碰碰撞撞后后小小球球沿沿相相反反方方向向运运动动，反反弹弹后后的的速速度度大大小小与与碰碰撞撞前前相相同同，则则碰碰撞撞前前后后小小球球速速度度变变化化量量的的大大小小v和和碰碰撞撞过过程程中中墙对小球做功的大小墙对小球做功的大小W为为()Av0Bv12 m/sCW1.8 J DW10.8 J答案答案B要点二要点二应用动能定理的解题步骤和注意的问题应用动能定理的解题步骤和注意的问题1.基本步骤基本步骤(1)选取研究对象，明确它的运动过程；选取研究对象，明确它的运动过程；(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况；分析研究对象的受力情况和各力的做功情况；(3)明确研究对象在过程的始末状态的动能明确研究对象在过程的始末状态的动能Ek1和和Ek2；(4)列列出出动动能能定定理理的的方方程程W合合Ek2Ek1及其他必要的解题方程，进行求解及其他必要的解题方程，进行求解2注意的问题注意的问题(1)动动能能定定理理的的研研究究对对象象是是单单一一物物体体，或或者者是是可可以以看看做做单单一一物物体体的的物体系统物体系统(2)动动能能定定理理是是求求解解物物体体的的位位移移或或速速率率的的简简捷捷公公式式当当题题目目中中涉涉及及到到位位移移时时可可优优先先考考虑虑动动能能定定理理；处处理理曲曲线线运运动动中中的的速速率率问问题题时时也也要要优优先先考虑动能定理考虑动能定理(3)若若过过程程包包含含了了几几个个运运动动性性质质不不同同的的分分过过程程，既既可可分分段段考考虑虑，也也可可整整个个过过程程考考虑虑但但求求功功时时，有有些些力力不不是是全全过过程程都都作作用用的的，必必须须根根据据不不同的情况分别对待求出总功同的情况分别对待求出总功(4)应应 用用 动动 能能 定定 理理 时时，必必 须须 明明 确确 各各 力力 做做 功功 的的 正正、负负.当当一一个个力力做做负负功功时时，可可设设物物体体克克服服该该力力做做功功为为W，将将该该力力做做功功表表达达为为W，也可以直接用一字母表示该力做功，使其字母本身含有负号，也可以直接用一字母表示该力做功，使其字母本身含有负号(1)应应用用动动能能定定理理解解题题，关关键键是是对对研研究究对对象象进进行行准准确确的的受受力力分分析析及及运运动动过过程程分分析析，并并画画出出物物体体运运动动过过程程的的草草图图，借借助助草草图图理理解解物物理理过过程程和和各各量量关关系系有有些些力力在在物物体体运运动动全全过过程程中中不不是是始始终终存存在在的的，在在计计算算外外力力做做功时更应引起注意功时更应引起注意(2)高高考考对对该该类类问问题题常常综综合合各各种种力力及及平平抛抛、圆圆周周运运动动、牛牛顿顿运运动动定定律等知识，考查学生的理解、推理、分析综合能力律等知识，考查学生的理解、推理、分析综合能力(2011保保定定联联考考)“头头脑脑风风暴暴法法”是是上上个个世世纪纪风风靡靡美美国国的的一一种种培培养养学学生生创创新新思思维维能能力力的的方方法法，某某学学校校的的一一个个“头头脑脑风风暴暴实实验验研研究究小小组组”以以保保护护鸡鸡蛋蛋为为题题，要要求求制制作作一一个个装装置置，让让鸡鸡蛋蛋从从高高处处落落到到地地面面而而不不被被摔摔坏坏；鸡鸡 蛋蛋 要要 不不 被被 摔摔 坏坏，直直 接接 撞撞 击击 地地 面面 的的 速速 度度 最最 大大 不不 能能 超超 过过 1.5 m/s.现现有有一一位位学学生生设设计计了了如如右右图图所所示示的的一一个个装装置置来来保保护护鸡鸡蛋蛋，用用A、B两两块块较较粗粗糙糙的的夹夹板板夹夹住住鸡鸡蛋蛋，鸡鸡蛋蛋夹夹放放的的位位置置离离装装置置下下端端的的距距离离s0.45 m，A、B夹夹板板与与鸡鸡蛋蛋之之间间的的摩摩擦擦力力都都为为鸡鸡蛋蛋重重力力的的5倍倍，现现将将该该装装置置从从距地面某一高度处自由下落，装置碰地后速度为距地面某一高度处自由下落，装置碰地后速度为0，且保持竖直不反弹，不计装置与且保持竖直不反弹，不计装置与地面作用时间地面作用时间(g10 m/s2)求：求：刚开始装置的末端离地面的最大刚开始装置的末端离地面的最大高度高度H.答案答案4.16 m(对应学生用书对应学生用书P85)题型一题型一利用动能定理求变力做功利用动能定理求变力做功用动能定理求解变力做功的注意要点：用动能定理求解变力做功的注意要点：(1)分析物体受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力分析物体受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力(2)找出其中恒力的功及变力的功找出其中恒力的功及变力的功(3)分析物体初末状态，求出动能变化量分析物体初末状态，求出动能变化量(4)运用动能定理求解运用动能定理求解例例 1 总总 质质 量量 为为 80 kg的的 跳跳 伞伞 运运 动动 员员 从从 离离 地地 500 m的的 直直 升升 机机 上上 跳跳 下下，经经 过过 2 s拉拉 开开 绳绳 索索 开开 启启 降降 落落 伞伞.如下图所示是跳伞过程中的如下图所示是跳伞过程中的vt图象，试根据图象求：图象，试根据图象求：(g取取10 m/s2)(1)t1 s时运动员的加速度和所受阻力的大小；时运动员的加速度和所受阻力的大小；(2)估算估算14 s内运动员下落的高度及克服阻力做的功；内运动员下落的高度及克服阻力做的功；(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间思路诱导思路诱导(1)运动员在前运动员在前2 s内做匀加速直线运动，阻力恒定；内做匀加速直线运动，阻力恒定；(2)vt图象与图象与t轴所围的面积表示运动员下落的高度；轴所围的面积表示运动员下落的高度；(3)2 s14 s内阻力是变力内阻力是变力答案答案(1)8 m/s2160 N(2)158 m1.25105 J(3)71 s运运动动员员在在2 s14 s内内受受到到的的阻阻力力是是变变力力，不不注注意意这这一一点点，易易出出现现克克服服阻阻力力做做的的功功WfFfh2.528104 J的错误结果的错误结果 答案答案ABD题型二题型二动能定理在多过程问题中的运用动能定理在多过程问题中的运用物物体体在在运运动动过过程程中中若若包包含含几几个个不不同同的的过过程程，应应优优先先考考虑虑对对全全过过程程运运用用动动能能定定理理，这这样样比比分分段段运运用用动动能能定定理理求求解解简简单单因因为为运运用用动动能能定定理理解解题题时时无无需需考考虑虑中中间间过过程程的的细细节节，只只需需考考虑虑全全过过程程中中合合外外力力做做功功的的情情况况，以以及及初初、末末状状态态的的动动能能，所所以以对对于于多多过过程程、往往复复运运动动问问题题，对对全全过过程程运用动能定理比较简便运用动能定理比较简便运运用用动动能能定定理理解解题题的的思思路路可可以以概概括括为为八八个个字字：“一一个个过过程程，两两个个状状态态”所所谓谓一一个个过过程程是是指指做做功功过过程程，应应明明确确问问题题涉涉及及的的过过程程中中各各外外力力所做的总功两个状态是指初、末两个状态的动能所做的总功两个状态是指初、末两个状态的动能(2011中中山山模模拟拟)如如右右图图所所示示，倾倾角角为为的的斜斜面面上上只只有有AB段段粗粗糙糙，其其余余部部分分都都光光滑滑，AB段段长长为为3L.有有若若干干个个相相同同的的小小方方块块(每每个个小小方方块块视视为为质质点点)沿沿斜斜面面靠靠在在一一起起，但但不不粘粘接接，总总 长长 为为 L.将将 它它 们们 静静 止止 释释 放放，释释 放放 时时 下下 端端 距距 A为为 2L.当下端运动到当下端运动到A下面距下面距A为为L/2时物块运动的速度达到最大时物块运动的速度达到最大(1)求物块与粗糙斜面的动摩擦因数；求物块与粗糙斜面的动摩擦因数；(2)求物块停止时的位置；求物块停止时的位置；(3)要要使使所所有有物物块块都都能能通通过过B点点，由由静静止止释释放放时时物物块块下下端端距距A点点至至少少要多远？要多远？答案答案(1)2tan(2)停在停在B端端(3)3L(对应学生用书对应学生用书P86)易错点易错点1：过程分析不清楚导致错误过程分析不清楚导致错误将将 质质 量量 m 2 kg的的 一一 块块 石石 头头 从从 离离 地地 面面 H 2 m高高 处处 由由 静静 止止 开开 始始 释释 放放，落落 入入 泥泥 潭潭 并并 陷陷 入入 泥泥 中中 h 5 cm深处，不计空气阻力，求泥对石头的平均阻力深处，不计空气阻力，求泥对石头的平均阻力(g取取10 m/s2)易易错错分分析析在在解解答答本本题题时时易易犯犯错错误误具具体体分分析析如如下下：没没有有分分析析清清楚楚石石头头在在整整个个运运动动过过程程中中的的受受力力情情况况，认认为为石石头头下下落落时时仅仅在在空空中中受受到到重重力力作作用用实实际际上上整整个个过过程程分分为为两两个个阶阶段段，第第一一阶阶段段是是空空中中的的自自由由下下落落运运动动，只只受受重重力力作作用用；第二阶段是在泥潭中的运动，受重力和泥的阻力第二阶段是在泥潭中的运动，受重力和泥的阻力(2011长长沙沙模模拟拟)如如图图所所示示，轻轻弹弹簧簧左左端端固固定定在在竖竖直直墙墙上上，右右端端点点在在O位位置置质质量量为为m的的物物块块A(可可视视为为质质点点)以以初初速速度度v0从从距距O点点右右方方x0的的P点点处处向向左左运运动动，与与弹弹簧簧接接触触后后压压缩缩弹弹簧簧，将将弹弹簧簧右右端端压压到到O点点位位置置后后，A又又被被弹弹簧簧弹弹回回，A离离开开弹弹簧簧后后，恰恰好好回回到到P点点，物物块块A与与水水平平面面间间的动摩擦因数为的动摩擦因数为.求：求：(1)物块物块A从从P点出发又回到点出发又回到P点的过程，克服摩擦力所做的功点的过程，克服摩擦力所做的功(2)O点和点和O点间的距离点间的距离x1.易错点易错点2：未能理解机车牵引力做的功而出错未能理解机车牵引力做的功而出错一一列列火火车车由由机机车车牵牵引引沿沿水水平平轨轨道道行行驶驶，经经过过时时间间t，其其速速度度由由0增增大大到到v.已已知知列列车车总总质质量量为为M，机机车车功功率率P保保持持不不变变，列列车车所所受受阻阻力力Ff为恒力求这段时间内列车通过的路程为恒力求这段时间内列车通过的路程易易错错分分析析机机车车以以恒恒定定功功率率起起动动时时，误误认认为为牵牵引引力力恒恒定定由由PFv知知，在在P一一定定的的情情况况下下，随随着着v的的变变化化，F是是变变化化的的机机车车以以恒恒定定功功率率起起动动时时虽虽然然牵牵引引力力在变化，是变力，但牵引力所做的功可用在变化，是变力，但牵引力所做的功可用WPt来计算来计算一一 辆辆 汽汽 车车 的的 质质 量量 是是 5103 kg，发发 动动 机机 的的 额额 定定 功功 率率 为为 60 kW，汽汽车车所所受受阻阻力力恒恒为为5000 N，如如果果汽汽车车从从静静止止开开始始以以0.5 m/s2的的加加速速度度做做匀匀加加速速直直线线运运动动，功功率率达达到到最最大大后后又又以以额额定定功功率率运运动动了了一一段段距距离离，最最终终汽汽车车达达到到了了最最大大速速度度在在刚刚达达到到最最大大速速度度时时，汽汽车车运运动动了了125 m，问在这个过程中，汽车发动机的牵引力做了多少功？，问在这个过程中，汽车发动机的牵引力做了多少功？答案答案9.85105 J(对应学生用书对应学生用书P86)1质质量量为为m的的物物体体在在水水平平力力F的的作作用用下下由由静静止止开开始始在在光光滑滑地地面面上上运运动动，前前进进一一段段距距离离之之后后速速度度大大小小为为v，再再前前进进一一段段距距离离使使物物体体的的速速度度增大为增大为2v，则，则()A第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量B第二过程的动能增量是第一过程的动能增量的第二过程的动能增量是第一过程的动能增量的3倍倍C第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功D第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的2倍倍答案答案AB2 某某 物物 体体 同同 时时 受受 到到 两两 个个 在在 同同 一一 直直 线线 上上 的的 力力 F1、F2的的 作作 用用，由由 静静 止止 开开 始始 做做 直直 线线 运运 动动，力力 F1、F2与与 位位 移移 x的的 关关 系系 图图 象象 如如 右右 图图 所所 示示，在在 物物 体体 开开 始始 运运 动动 后后 的的 前前 4.0 m内，物体具有最大动能时对应的位移是内，物体具有最大动能时对应的位移是()A2.0 mB1.0 mC3.0 m D4.0 m解析解析合外力为零时，动能最大，由图知合外力为零时，动能最大，由图知2.0 m时速度最大时速度最大答案答案A3(2011广广州州模模拟拟)如如右右图图所所示示，一一辆辆汽汽车车从从A点点开开始始爬爬坡坡，在在牵牵引引力力不不变变的的条条件件下下行行驶驶45 m的的坡坡路路到到达达B点点时时，司司机机立立即即关关掉掉油油门门，以以后后汽汽车车又又向向前前滑滑行行15 m停停在在C点点，汽汽车车的的质质量量为为5103 kg，行行 驶驶 中中 受受 到到 的的 摩摩 擦擦 阻阻 力力 是是 车车 重重 的的 0.25倍倍，取取 g 10 m/s2，求汽车的牵引力做的功和它经过，求汽车的牵引力做的功和它经过B点时的速率点时的速率答案答案2.25106 J15 m/s4(2011石石家家庄庄模模拟拟)质质量量m1 kg的的物物体体，在在水水平平拉拉力力F(拉拉力力方方向向与与物物体体初初速速度度方方向向相相同同)的的作作用用下下，沿沿粗粗糙糙水水平平面面运运动动，经经过过位位移移4 m时时，拉拉力力F停停止止作作用用，运运动动到到位位移移是是8 m时物体停止，运动过程中时物体停止，运动过程中Ekx的图线如图所示的图线如图所示(g取取10 m/s2)求：求：(1)物体的初速度多大？物体的初速度多大？(2)物体和水平面间的动摩擦因数为多大？物体和水平面间的动摩擦因数为多大？(3)拉力拉力F的大小的大小答案答案(1)2 m/s(2)0.25(3)4.5 N