创新设计浙江鸭高考物理总复习第5章机械能守恒定律第2课时动能和动能定理及应用课件名师制作优质学案新

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1、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.内容：内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中_。2.表达式：表

2、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)做功的过程就是能量转化的过程，动能定理表达式中的做功的过程就是能量转化的过程，动能定理表达式中的

3、“”的意义是一种因果关系在数值上相等的符号，它并不的意义是一种因果关系在数值上相等的符号，它并不意味着意味着“功就是动能增量功就是动能增量”，也不意味着，也不意味着“功转变成了动功转变成了动能能”，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)动能定理叙述中所说的动能定理叙述中所说的“外力外力”，既可以是重力、弹力、，既可以是重力、弹力、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)合外力对物体做正功，物体的动能增加；合外力对物体做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；合外力对物体不做功，物体

4、的动能负功，物体的动能减少；合外力对物体不做功，物体的动能不变。不变。答案答案D2.(2015浙江浙江10月学考月学考)如图所示是公路上的如图所示是公路上的“避险车道避险车道”，车道，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。质量下避险。质量m2.0103 kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v136 km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行汽车继续沿下坡匀加速直行l350 m、下降高度、下降高度h50 m时

5、到达时到达“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)求从发现刹车失灵至到达求从发现刹车失灵至到达“避险车道避险车道”这一过程汽车动能的变这一过程汽车动能的变化量；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“避险车道避险车道”与水平面间的夹角为与水平面间的夹角为17，汽车在，汽车在“避险车道避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在倍，求汽车在“避险车道避险车道”上运动上运动的最大位移的最大位移(sin 170.3)。答案答案(1)3.0105 J(2)2103

6、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.分析研究对象的受力情况和各力的做功情况，然后求各个外力分析研究对象的受力情况和各力的做功情况，然后求各个外力做功的代数和。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.列出动能定理的方程列出动能定理的方程W合合Ek2Ek1及其他必要的解题方程，进及其他必要的解题方程，进行求解。行求解。【例题】【例题】在平直公

7、路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到达到vmax后立即关闭发动机直到停止，汽车的速度时间图象后立即关闭发动机直到停止，汽车的速度时间图象如图所示。设汽车的牵引力为如图所示。设汽车的牵引力为F，摩擦力为，摩擦力为Ff，全过程中牵引力，全过程中牵引力做功做功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.在光滑水平面上，质量为在光滑水平面上，质量为2 kg的物体以的物体以2 m/s的速度向东运动，的速度向东运动，若

8、对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是若对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是()A.16 J B.8 J C.4 J D.0答案答案C2.用同样的水平力分别沿光滑水平面和粗糙水平面推动同一个木用同样的水平力分别沿光滑水平面和粗糙水平面推动同一个木块，都使它们移动相同的距离。两种情况下推力的功分别是块，都使它们移动相同的距离。两种情况下推力的功分别是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解析根据功的表达式解析根

9、据功的表达式WFl，可知在力和位移相等时，做功，可知在力和位移相等时，做功相等。根据动能定理相等。根据动能定理W合合Ek，光滑水平面，光滑水平面W合合1Fl，粗糙水，粗糙水平面平面W合合2FlFfl，可见两种情况下合力的功不同，因此最终，可见两种情况下合力的功不同，因此最终获得的动能不同，获得的动能不同，C正确。正确。答案答案C答案答案CD4.如图所示，物体在离斜面底端如图所示，物体在离斜面底端4 m处由静止滑下，若物体与各面处由静止滑下，若物体与各面间的动摩擦因数均为间的动摩擦因数均为0.5，斜面倾角为，斜面倾角为37，斜面与平面间由一，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多

10、远？小段圆弧连接，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，当车碰撞围栏时起缓冲器作用。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景围栏时起缓冲器作用。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在如图所

11、示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L11 m。当赛车启动时，产生。当赛车启动时，产生水平向左的恒为水平向左的恒为F24 N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知处停下。已知赛车的质量为赛车的质量为m2 kg，A、B之间的距离为之间的距离为L23 m，赛车被弹回的过程中离，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为开弹簧时的速度大

12、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.动能定理适用于直线运动，也可用于曲线运动；动能定理适用动能定理适用于直线运动，也可用于曲线运动；动能定理适用于恒力做功，也可用于变力做功；动能定理可分段处理，也可于恒力做功，也可用于变力做功；动能定理可分段处理，也可整过程处理。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

13、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.质量为质量为m2 kg的物体，在光滑水平面上以的物体，在光滑水平面上以v16 m/s的速度匀速的速度匀速向西运动，若有一个大小为向西运动，若有一个大小为8 N、方向向北的恒力、方向向北的恒力F作用于物体，作用于物体，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.如图所示，一质量为如图所示，一质量为m的小球，用长为的小球，用长为l的轻绳悬挂于的轻绳悬挂于O点，小点，小球在水平

14、拉力球在水平拉力F的作用下，从平衡位置的作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到点很缓慢地移动到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解析小球从解析小球从P点移到点移到Q点时，受重力、绳子的拉力和水平拉力点时，受重力、绳子的拉力和水平拉力F，由受力平衡知：由受力平衡知：Fmgtan，随，随的增大，的增大，F也增大，故也增大，故F是变力，是变力，因此不能直接用公式因此不能直接用公式WFlcos 求解。求解。从从P缓慢拉到缓慢拉到Q，由动能定理得：，由动能定理得：WFmgl(1cos)0(小球缓慢小球缓慢移动，速度可视为大小不变移动

15、，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.应用动能定理既可以求恒力做的功，也可以求变力做的功，它应用动能定理既可以求恒力做的功，也可以求变力做的功，它可以使得一些可能无法进行研究的复杂的力学过程变得易于掌可以使得一些可能无法进行研究的复杂的力学过程变得易于掌握和理解。握和理解。2.动能定理虽是在恒力做功、直线运动中推导出来的，但也可用动能定理虽是在恒力做功、直线运动中推导出来的，但也可用于变力做功、曲线运动的情况。特别是对于有往复运动等复杂于变力做功、曲线运动的情况。特别是对于有往复运动等复杂过程的问

16、题可全程考虑。过程的问题可全程考虑。【例【例1】(2016杭州七校学考模拟杭州七校学考模拟)张伟同学参加学校运动会立定张伟同学参加学校运动会立定跳远项目比赛，起跳直至着地过程如图所示，测量得到比赛成跳远项目比赛，起跳直至着地过程如图所示，测量得到比赛成绩是绩是2.5 m，目测空中脚离地最大高度约，目测空中脚离地最大高度约0.8 m，忽略空气阻力，忽略空气阻力，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决多过程问题应优先考虑应用动能定理解决多过

17、程问题应优先考虑应用动能定理(或功能关系或功能关系)，从而使，从而使问题得到简化。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】如图所示，一半径为如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为水平。一质量为m的质点自的质点自P点上点上方高度方高度R处由静止

18、开始下落，恰好从处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到点进入轨道。质点滑到轨道最低点轨道最低点N时，对轨道的压力为时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。为重力加速度的大小。用用W表示质点从表示质点从P点运动到点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。点的过程中克服摩擦力所做的功。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.平抛运动和圆周运动都属于曲线运动，若只涉及位移和速度平抛运动和圆周运动都属于曲线运动，若只涉及位移和速度而不涉及时间，应优先考虑用动能定理列式求解。而不涉及时间，应优先考虑用动能定理列式求解。2.动

19、能定理的表达式为标量式，不能在某一个方向上列动能定动能定理的表达式为标量式，不能在某一个方向上列动能定理方程。理方程。【例【例3】如图所示，摩托车做特技表演时，以如图所示，摩托车做特技表演时，以v010.0 m/s的初速的初速度冲向高台，然后从高台水平飞出。若摩托车冲向高台的过程度冲向高台，然后从高台水平飞出。若摩托车冲向高台的过程以以P4.0 kW的额定功率行驶，冲到高台上所用时间的额定功率行驶，冲到高台上所用时间t3.0 s，人和车的总质量人和车的总质量m1.8102 kg，台高，台高h5.0 m，摩托车的落地，摩托车的落地点到高台的水平距离点到高台的水平距离x10.0 m。不计空气阻力，

20、取。不计空气阻力，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.如图所示，木盒中固定一质量为如图所示，木盒中固定一质量为m的砝码，木盒和砝码在桌面的砝码，木盒和砝码在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止。现拿走砝码，而上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止。现拿走砝码，而持续加一个竖直向下的恒力持续加一个竖直向下的恒力F(Fmg)，若其他条件不变，则木，若其他条件不变，则木盒滑行的距离盒滑

21、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浙江金华学考模拟浙江金华学考模拟)如图所示，粗糙的如图所示，粗糙的AB水平面与竖直平水平面与竖直平面内的光滑弯曲轨道面内的光滑弯曲轨道BC在在B点相接。一小物块从点相接。一小物块从AB上的上的D点以点以初速度初速度v08 m/s出发向出发向B点滑行，点滑行，DB长为长为L12 m，小物块与，小物块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

22、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两两段粗糙直轨道，直轨道上端段粗糙直轨道，直轨道上端A、D与最低点与最低点E之间的高度差之间的高度差h均为均为2.5 m。现将质量为。现将质量为 0.01 kg 的小物块由的小物块由A点静止释放，物块与直点静止释放，物块与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。

23、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.如下图甲所示，在倾角为如下图甲所示，在倾角为30的足够长的光滑斜面的足够长的光滑斜面AB的的A处连接处连接一粗糙水平面一粗糙水平面OA，OA长为长为4 m。有一质量为。有一质量为m的滑块，从的滑块，从O处由处由静止开始受一水平向右的力静止开始受一水平向右的力F作用。作用。F只在水平面上按图

24、乙所示只在水平面上按图乙所示的规律变化。滑块与的规律变化。滑块与OA间的动摩擦因数间的动摩擦因数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)不计滑块在不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上斜面处的速率变化，滑块冲上斜面AB的长度是多少？的长度是多少？【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。