浙江高考物理总复习机械能守恒定律时动能和动能定理及应用.pptx

第第2课时动能和动能定理及应用课时动能和动能定理及应用考点一动能动能定理考点一动能动能定理(d/d)基础过关基础过关一、动能一、动能1.定义：定义：物体由于物体由于_而具有的能叫动能。而具有的能叫动能。2.公式：公式：Ek_。3.单位：单位：_，1 J1 Nm1 kgm2/s2。4.矢标性：矢标性：动能是动能是_，只有正值。，只有正值。5.状态量：状态量：动能是动能是_，因为，因为v是瞬时速度。是瞬时速度。运动运动焦耳焦耳标量标量状态量状态量二、动能定理二、动能定理1.内内容容：力力在在一一个个过过程程中中对对物物体体做做的的功功，等等于于物物体体在在这这个个过过程程中中_。2.表达式：表达式：W_或或WEk2Ek1。3.物理意义：物理意义：_的功是物体动能变化的量度。的功是物体动能变化的量度。4.适用条件适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于动能定理既适用于直线运动，也适用于_。(2)既适用于恒力做功，也适用于既适用于恒力做功，也适用于_。(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以_。动能的变化动能的变化合外力合外力曲线运动曲线运动变力做功变力做功不同时不同时作用作用5.对动能定理的三点理解：对动能定理的三点理解：(1)做做功功的的过过程程就就是是能能量量转转化化的的过过程程，动动能能定定理理表表达达式式中中的的“”的的意意义义是是一一种种因因果果关关系系在在数数值值上上相相等等的的符符号号，它它并并不不意意味味着着“功功就就是是动动能能增增量量”，也也不不意意味味着着“功功转转变变成成了了动动能能”，而是意味着，而是意味着“功引起物体动能的变化功引起物体动能的变化”。(2)动动能能定定理理叙叙述述中中所所说说的的“外外力力”，既既可可以以是是重重力力、弹弹力力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力。摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力。(3)合合外外力力对对物物体体做做正正功功，物物体体的的动动能能增增加加；合合外外力力对对物物体体做做负负功功，物物体体的的动动能能减减少少；合合外外力力对对物物体体不不做做功功，物物体体的的动动能能不变。不变。答案答案D2.(2015浙浙江江10月月学学考考)如如图图所所示示是是公公路路上上的的“避避险险车车道道”，车车道道表表面面是是粗粗糙糙的的碎碎石石，其其作作用用是是供供下下坡坡的的汽汽车车在在刹刹车车失失灵灵的的情情况况下下避避险险。质质量量m2.0103 kg的的汽汽车车沿沿下下坡坡行行驶驶，当当驾驾驶驶员员发发现现刹刹车车失失灵灵的的同同时时发发动动机机失失去去动动力力，此此时时速速度度表表示示数数v136 km/h，汽汽车车继继续续沿沿下下坡坡匀匀加加速速直直行行l350 m、下下降降高高度度h50 m时时到到达达“避险车道避险车道”，此时速度表示数，此时速度表示数v272 km/h。(1)求求从从发发现现刹刹车车失失灵灵至至到到达达“避避险险车车道道”这这一一过过程程汽汽车车动动能能的的变变化量；化量；(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；求汽车在下坡过程中所受的阻力；(g取取10 m/s2)(3)若若“避避险险车车道道”与与水水平平面面间间的的夹夹角角为为17，汽汽车车在在“避避险险车车道道”受受到到的的阻阻力力是是在在下下坡坡公公路路上上的的3倍倍，求求汽汽车车在在“避避险险车车道道”上上运运动动的最大位移的最大位移(sin 170.3)。答案答案(1)3.0105 J(2)2103 N(3)33.3 m要点突破要点突破要点应用动能定理解决问题的步骤要点应用动能定理解决问题的步骤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.分分析析研研究究对对象象的的受受力力情情况况和和各各力力的的做做功功情情况况，然然后后求求各各个个外外力力做功的代数和。做功的代数和。受哪些力受哪些力各力是否做功各力是否做功做正功还是负功做正功还是负功做多少功做多少功3.明确物体始末状态的动能明确物体始末状态的动能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及及其其他他必必要要的的解解题题方方程程，进进行求解。行求解。【例例题题】在在平平直直公公路路上上，汽汽车车由由静静止止开开始始做做匀匀加加速速运运动动，当当速速度度达达到到vmax后后立立即即关关闭闭发发动动机机直直到到停停止止，汽汽车车的的速速度度时时间间图图象象如如图图所所示示。设设汽汽车车的的牵牵引引力力为为F，摩摩擦擦力力为为Ff，全全过过程程中中牵牵引引力力做做功功W1，克服摩擦力做功，克服摩擦力做功W2。以下判断中正确的是。以下判断中正确的是()A.FFf13 B.FFf31C.W1W211 D.W1W213答案答案C精练题组精练题组1.在在光光滑滑水水平平面面上上，质质量量为为2 kg的的物物体体以以2 m/s的的速速度度向向东东运运动动，若若对对它它施施加加一一向向西西的的力力使使它它停停下下来来，则则该该外外力力对对物物体体做做的的功功是是()A.16 J B.8 J C.4 J D.0答案答案C2.用用同同样样的的水水平平力力分分别别沿沿光光滑滑水水平平面面和和粗粗糙糙水水平平面面推推动动同同一一个个木木块块，都都使使它它们们移移动动相相同同的的距距离离。两两种种情情况况下下推推力力的的功功分分别别是是W1、W2，木块最终获得的动能分别为，木块最终获得的动能分别为Ek1、Ek2，则，则()A.W1W2，Ek1Ek2 B.W1W2，Ek1Ek2C.W1W2，Ek1Ek2 D.W1W2，Ek1Ek2解解析析根根据据功功的的表表达达式式WFl，可可知知在在力力和和位位移移相相等等时时，做做功功相相等等。根根据据动动能能定定理理W合合Ek，光光滑滑水水平平面面W合合1Fl，粗粗糙糙水水平平面面W合合2FlFfl，可可见见两两种种情情况况下下合合力力的的功功不不同同，因因此此最最终终获得的动能不同，获得的动能不同，C正确。正确。答案答案C答案答案CD4.如如图图所所示示，物物体体在在离离斜斜面面底底端端4 m处处由由静静止止滑滑下下，若若物物体体与与各各面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数均均为为0.5，斜斜面面倾倾角角为为37，斜斜面面与与平平面面间间由由一一小小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？解析对物体在斜面上和平面上时分别解析对物体在斜面上和平面上时分别进行受力分析，如图所示。在下滑阶段进行受力分析，如图所示。在下滑阶段有有FN1mgcos 37，故故F1FN1mgcos 37答案答案1.6 m 5.在赛车场上，为了安全起见，车道外围在赛车场上，为了安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围围栏栏时时起起缓缓冲冲器器作作用用。在在一一次次模模拟拟实实验验中中用用弹弹簧簧来来代代替替废废旧旧轮轮胎胎，实实验验情情景景如如图图所所示示，水水平平放放置置的的轻轻弹弹簧簧左左侧侧固固定定于于墙墙上上，处处于于自自然然状状态态，开开始始赛赛车车在在A处处且且处处于于静静止止状状态态，距距弹弹簧簧自自由由端端的的距距离离为为L11 m。当当赛赛车车启启动动时时，产产生生水水平平向向左左的的恒恒为为F24 N的的牵牵引引力力使使赛赛车车向向左左匀匀加加速速前前进进，当当赛赛车车接接触触弹弹簧簧的的瞬瞬间间立立即即关关闭闭发发动动机机，赛赛车车继继续续压压缩缩弹弹簧簧，最最后后被被弹弹回回到到B处处停停下下。已已知知赛赛车车的的质质量量为为m2 kg，A、B之之间间的的距距离离为为L23 m，赛赛车车被被弹弹回回的的过过程程中中离离开开弹弹簧簧时的速度大小为时的速度大小为v4 m/s，水平向右。，水平向右。g取取10 m/s2。求：。求：(1)赛车和地面间的动摩擦因数；赛车和地面间的动摩擦因数；(2)弹簧被压缩的最大距离。弹簧被压缩的最大距离。答案答案(1)0.2(2)4.5 m基础过关基础过关1.动动能能定定理理适适用用于于直直线线运运动动，也也可可用用于于曲曲线线运运动动；动动能能定定理理适适用用于于恒恒力力做做功功，也也可可用用于于变变力力做做功功；动动能能定定理理可可分分段段处处理理，也也可可整过程处理。整过程处理。2.解决多过程问题的策略：解决多过程问题的策略：(1)分解过程分解过程(即将复杂的物理过程分解成若干简单过程处理即将复杂的物理过程分解成若干简单过程处理)(2)整个过程用动能定理整个过程用动能定理考点二动能定理的应用考点二动能定理的应用(d/d)【过关演练】【过关演练】1.质质量量为为m2 kg的的物物体体，在在光光滑滑水水平平面面上上以以v16 m/s的的速速度度匀匀速速向向西西运运动动，若若有有一一个个大大小小为为8 N、方方向向向向北北的的恒恒力力F作作用用于于物物体体，在在t2 s内物体的动能增加了内物体的动能增加了()A.28 J B.64 J C.32 J D.36 J答案答案B2.如如图图所所示示，一一质质量量为为m的的小小球球，用用长长为为l的的轻轻绳绳悬悬挂挂于于O点点，小小球球在在水水平平拉拉力力F的的作作用用下下，从从平平衡衡位位置置P点点很很缓缓慢慢地地移移动动到到Q点点，则力则力F所做的功为所做的功为()A.mglcos B.mgl(1cos)C.Flsin D.Fl解解析析小小球球从从P点点移移到到Q点点时时，受受重重力力、绳绳子子的的拉拉力力和和水水平平拉拉力力F，由由受受力力平平衡衡知知：Fmgtan，随随的的增增大大，F也也增增大大，故故F是是变变力，因此不能直接用公式力，因此不能直接用公式WFlcos 求解。求解。从从P缓缓慢慢拉拉到到Q，由由动动能能定定理理得得：WFmgl(1cos)0(小小球球缓缓慢慢移动，速度可视为大小不变移动，速度可视为大小不变)，即，即WFmgl(1cos)。答案答案B要点突破要点突破要点一动能定理在求功中应用要点一动能定理在求功中应用1.应应用用动动能能定定理理既既可可以以求求恒恒力力做做的的功功，也也可可以以求求变变力力做做的的功功，它它可可以以使使得得一一些些可可能能无无法法进进行行研研究究的的复复杂杂的的力力学学过过程程变变得得易易于于掌掌握和理解。握和理解。2.动动能能定定理理虽虽是是在在恒恒力力做做功功、直直线线运运动动中中推推导导出出来来的的，但但也也可可用用于于变变力力做做功功、曲曲线线运运动动的的情情况况。特特别别是是对对于于有有往往复复运运动动等等复复杂杂过程的问题可全程考虑。过程的问题可全程考虑。【例例1】(2016杭杭州州七七校校学学考考模模拟拟)张张伟伟同同学学参参加加学学校校运运动动会会立立定定跳跳远远项项目目比比赛赛，起起跳跳直直至至着着地地过过程程如如图图所所示示，测测量量得得到到比比赛赛成成绩绩是是2.5 m，目目测测空空中中脚脚离离地地最最大大高高度度约约0.8 m，忽忽略略空空气气阻阻力力，则起跳过程该同学所做功最接近则起跳过程该同学所做功最接近()A.65 J B.750 J C.1 025 J D.1 650 J答案答案B要点二动能定理解决多过程问题要点二动能定理解决多过程问题解解决决多多过过程程问问题题应应优优先先考考虑虑应应用用动动能能定定理理(或或功功能能关关系系)，从从而而使使问题得到简化。能解决的几个典型问题如下：问题得到简化。能解决的几个典型问题如下：(1)不涉及加速度、时间的多过程问题。不涉及加速度、时间的多过程问题。(2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题。有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题。(3)变力做功的问题。变力做功的问题。【例例2】如如图图所所示示，一一半半径径为为R、粗粗糙糙程程度度处处处处相相同同的的半半圆圆形形轨轨道道竖竖直直固固定定放放置置，直直径径POQ水水平平。一一质质量量为为m的的质质点点自自P点点上上方方高高度度R处处由由静静止止开开始始下下落落，恰恰好好从从P点点进进入入轨轨道道。质质点点滑滑到到轨轨道道最最低低点点N时时，对对轨轨道道的的压压力力为为4mg，g为为重重力力加加速速度度的的大大小小。用用W表表示示质质点点从从P点点运运动动到到N点点的的过过程程中中克克服服摩摩擦擦力力所所做做的的功功。则则()答案答案C要点三用动能定理解决平抛运动、圆周运动问题要点三用动能定理解决平抛运动、圆周运动问题1.平平抛抛运运动动和和圆圆周周运运动动都都属属于于曲曲线线运运动动，若若只只涉涉及及位位移移和和速速度度而而不涉及时间，应优先考虑用动能定理列式求解。不涉及时间，应优先考虑用动能定理列式求解。2.动动能能定定理理的的表表达达式式为为标标量量式式，不不能能在在某某一一个个方方向向上上列列动动能能定定理理方程。方程。【例例3】如如图图所所示示，摩摩托托车车做做特特技技表表演演时时，以以v010.0 m/s的的初初速速度度冲冲向向高高台台，然然后后从从高高台台水水平平飞飞出出。若若摩摩托托车车冲冲向向高高台台的的过过程程以以P4.0 kW的的额额定定功功率率行行驶驶，冲冲到到高高台台上上所所用用时时间间t3.0 s，人人和和车车的的总总质质量量m1.8102 kg，台台高高h5.0 m，摩摩托托车车的的落落地地点点到到高高台台的的水水平平距距离离x10.0 m。不不计计空空气气阻阻力力，取取g10 m/s2。求：。求：(1)摩托车从高台飞出到落地所用时间；摩托车从高台飞出到落地所用时间；(2)摩托车落地时速度的大小；摩托车落地时速度的大小；(3)摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功。摩托车冲上高台过程中克服阻力所做的功。答案答案A2.如如图图所所示示，木木盒盒中中固固定定一一质质量量为为m的的砝砝码码，木木盒盒和和砝砝码码在在桌桌面面上上以以一一定定的的初初速速度度一一起起滑滑行行一一段段距距离离后后停停止止。现现拿拿走走砝砝码码，而而持持续续加加一一个个竖竖直直向向下下的的恒恒力力F(Fmg)，若若其其他他条条件件不不变变，则则木木盒盒滑行的距离滑行的距离()A.不变不变 B.变小变小C.变大变大 D.变大变小均可能变大变小均可能答案答案B3.(2016浙浙江江金金华华学学考考模模拟拟)如如图图所所示示，粗粗糙糙的的AB水水平平面面与与竖竖直直平平面面内内的的光光滑滑弯弯曲曲轨轨道道BC在在B点点相相接接。一一小小物物块块从从AB上上的的D点点以以初初速速度度v08 m/s出出发发向向B点点滑滑行行，DB长长为为L12 m，小小物物块块与与水平面间的动摩擦因数水平面间的动摩擦因数0.2，g取取10 m/s2，求：，求：(1)小物块滑到小物块滑到B点时的速度大小点时的速度大小vB；(2)小物块沿弯曲轨道上滑的最大高度小物块沿弯曲轨道上滑的最大高度h。答案答案(1)4 m/s(2)0.8 m4.如图所示，在竖直平面内固定一半径如图所示，在竖直平面内固定一半径R为为2 m、圆心角为、圆心角为120的光滑圆弧的光滑圆弧轨道轨道BEC，其中点，其中点E是最低点。在是最低点。在B、C两端平滑、对称地连接两端平滑、对称地连接AB、CD两两段段粗粗糙糙直直轨轨道道，直直轨轨道道上上端端A、D与与最最低低点点E之之间间的的高高度度差差h均均为为2.5 m。现现将将质质量量为为 0.01 kg 的的小小物物块块由由A点点静静止止释释放放，物物块块与与直直轨道间的动摩擦因数均为轨道间的动摩擦因数均为0.25，取，取g10 m/s2。求：。求：(1)小物块从静止释放到第一次过小物块从静止释放到第一次过E点时重力做的功；点时重力做的功；(2)小物块第一次通过小物块第一次通过E点时的动能大小；点时的动能大小；(3)小物块在小物块在E点时受到支持力的最小值。点时受到支持力的最小值。答案答案(1)0.25 J(2)0.23 J(3)0.2 N5.如如下下图图甲甲所所示示，在在倾倾角角为为30的的足足够够长长的的光光滑滑斜斜面面AB的的A处处连连接接一一粗粗糙糙水水平平面面OA，OA长长为为4 m。有有一一质质量量为为m的的滑滑块块，从从O处处由由静静止止开开始始受受一一水水平平向向右右的的力力F作作用用。F只只在在水水平平面面上上按按图图乙乙所所示示的的规规律律变变化化。滑滑块块与与OA间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.25，g取取10 m/s2，试求：试求：(1)滑块运动到滑块运动到A处的速度大小；处的速度大小；(2)不不计计滑滑块块在在A处处的的速速率率变变化化，滑滑块块冲冲上上斜斜面面AB的的长长度度是是多多少少？【方法总结】【方法总结】应用动能定理求解多过程问题的基本思路应用动能定理求解多过程问题的基本思路(1)弄清物体的运动由哪些过程组成。弄清物体的运动由哪些过程组成。(2)分析每个过程中物体的受力情况。分析每个过程中物体的受力情况。(3)各个力做功有何特点，对动能的变化有无影响。各个力做功有何特点，对动能的变化有无影响。(4)从总体上把握全过程，表达出总功，找出初、末状态的动能。从总体上把握全过程，表达出总功，找出初、末状态的动能。(5)对所研究的全过程运用动能定理列方程。对所研究的全过程运用动能定理列方程。