2012《金榜奪冠》物理一輪第六章第二單元第3課時(shí).ppt

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1、第二單元 動(dòng)能定理 第3課時(shí)動(dòng)能 動(dòng)能定理及其應(yīng)用,必修2 第六章機(jī)械能和能源,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)一 動(dòng)能,1定義：一個(gè)物體能夠?qū)ν饨缱龉?，我們就說物體具有能量能量可以有不同的形式，物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫________ 2動(dòng)能的表達(dá)式：Ek________. 3動(dòng)能的單位：動(dòng)能的國際單位是焦耳(符號：________),答案：1動(dòng)能 2. 3J,要點(diǎn)深化,可以從以下幾個(gè)方面理解動(dòng)能的概念 (1)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. (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)狀態(tài)一定質(zhì)量的物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(瞬時(shí)速度)確定時(shí)，Ek有惟一確定的值，速度變化時(shí)，動(dòng)能

2、不一定變化，但動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化,(3)動(dòng)能具有相對性，由于瞬時(shí)速度與參考系有關(guān)，所以Ek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 (4)物體的動(dòng)能不會(huì)發(fā)生突變，它的改變需要一個(gè)過程，這個(gè)過程是外力對物體做功的過程或物體克服外力做功的過程 (5)具有動(dòng)能的物體可以克服阻力做功物體的質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)速度越大，它的動(dòng)能也就越大，能克服阻力對外做功越多,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)二 動(dòng)能定理,1內(nèi)容：合外力在一個(gè)過程中對物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的________ 2細(xì)化 (1)對單個(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(這里的合外力指物體受到的所有外力的合

3、力) 表達(dá)式：W合Ek.具體為：______________________ .,(2)對于多過程、多外力的物體系統(tǒng)，動(dòng)能定理也可以表述為：所有外力對物體做功的________等于物體系統(tǒng)動(dòng)能的變化 表達(dá)式：W1W2__________.,答案：1變化量 2(1)F合s (2)代數(shù)和,要點(diǎn)深化,1動(dòng)能定理的理解 (1)動(dòng)能定理是把過程量(做功)和狀態(tài)量(動(dòng)能)聯(lián)系在一起的物理規(guī)律，它表示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系 (2)動(dòng)能定理的研究對象是單一物體，或者可以看成單一物體的物體系 (3)作用在物體上的力無論是什么性質(zhì)的力、無論是恒力還是變力，無論物體作直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，

4、動(dòng)能定理都適用 (4)動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，不能在某一個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理,2應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)要注意的幾個(gè)問題 (1)在分析物體受力時(shí)，要考慮物體受到的所有力，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考系 (3)計(jì)算時(shí)應(yīng)把各已知功的正、負(fù)號代入動(dòng)能定理表達(dá)式，如果有的力是變力，則設(shè)一個(gè)功的符號代替進(jìn)行列式，求出其值(正值表示正功，負(fù)值表示負(fù)功),(4)過程復(fù)雜又不需研究中間狀態(tài)時(shí)，可以把多個(gè)過程看作一個(gè)全過程進(jìn)行研究應(yīng)用動(dòng)能定理更方便 (5)如果研究過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

5、(6)恒力作用下的物體運(yùn)動(dòng)問題，凡不涉及加速度和時(shí)間及其運(yùn)動(dòng)過程的具體細(xì)節(jié)，可優(yōu)先運(yùn)用動(dòng)能定理求解,,,題型一 對動(dòng)能概念的理解,關(guān)于物體的動(dòng)能，下列說法正確的是() A一個(gè)物體的動(dòng)能總是大于或等于零 B一個(gè)物體的動(dòng)能的大小對不同的參考系是相同的 C一個(gè)物體的動(dòng)能不變，速度一定不變 D質(zhì)量相同的兩個(gè)物體，若動(dòng)能相同則它們的速度相同,解析：動(dòng)能是標(biāo)量，因此一個(gè)物體的動(dòng)能不會(huì)小于零，A正確；由于v的大小還跟參考系有關(guān)，所以將導(dǎo)致動(dòng)能大小相對不同的參考系是不一樣的，B錯(cuò)；一個(gè)物體的動(dòng)能不變，速度大小沒有變化，但速度的方向可能變化，故C錯(cuò)；而對于質(zhì)量相同的兩個(gè)物體，動(dòng)能相同時(shí)，速度的大小相同但速度的方

6、向也不一定相同，故D錯(cuò) 答案：A,題型訓(xùn)練,1一物體放在光滑水平面上，在恒力作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，若用t表示物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，s表示物體運(yùn)動(dòng)的位移，則下列敘述中的正確的是() A質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻的動(dòng)能與t成正比 B質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻的動(dòng)能與s成正比 C質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻的動(dòng)能與t2成正比 D質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻的動(dòng)能與s2成正比,1解析：根據(jù)Ek mv2 m 2asm sFsF at2 t2，得質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻的動(dòng)能與s成正比；或與t2成正比 答案：BC,,題型二 動(dòng)能定理的基本應(yīng)用,應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本思路 (1)確定研究對象和研究過程(是分段還是全過程)； (2)分析研究對象受力情況和各個(gè)力的做功情況，受哪些力？每

7、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)力做功的代數(shù)和； (3)明確物體在過程始末狀態(tài)的動(dòng)能 和 ； (4)按照動(dòng)能定理W1W2 列式求解,滑雪者從A點(diǎn)由靜止沿斜面滑下，經(jīng)一平臺后水平飛離B點(diǎn)，地面上緊靠平臺有一個(gè)水平臺階，空間幾何尺度如圖所示斜面、平臺與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.假設(shè)滑雪者由斜面底端進(jìn)入平臺后立即沿水平方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小不變求： (1)滑雪者離開B點(diǎn)時(shí)的速度大??； (2)滑雪者從B點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離s.,解析：(1)設(shè)滑雪者質(zhì)量為m，斜面長為S，斜面與水平面夾角為，滑雪者滑行過程中克服摩擦力做功,WmgScos mg(LScos )

8、mgL 由動(dòng)能定理mg(Hh)mgL mv2 解得：物體離開B點(diǎn)時(shí)的速度為：,(2)設(shè)滑雪者離開B點(diǎn)后落在臺階上,可解得,此時(shí)必須滿足HL2h時(shí)，滑雪者直接落到地面上，,可解得S2=,答案（1）,（2）,或,題型訓(xùn)練,在第20屆都靈冬奧會(huì)上，中國體育代表團(tuán)獲得2枚金牌，4枚銀牌，5枚銅牌，獎(jiǎng)牌總數(shù)超過歷屆冬奧會(huì)的好成績?nèi)缬覉D所示為高山滑雪飛行距離比誰最遠(yuǎn)的比賽，質(zhì)量m60 kg的高山滑雪運(yùn)動(dòng)員，從A點(diǎn)由靜止開始沿雪道滑下，從B點(diǎn)水平飛出后又落在與水平面成傾角37的斜坡上C點(diǎn)己知AB兩點(diǎn)間的高度差為h25 m，B、C兩點(diǎn)間的距離為s75 m，(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 37

9、0.8)，,求： (1)運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度vB的大小； (2)運(yùn)動(dòng)員從A到B過程中克服摩擦力所做的功,2解析：(1)設(shè)由B到C平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t 豎直方向：s sin 37 gt2 水平方向：s cos 37vBt 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：vB20 m/s. (2)A到B過程由動(dòng)能定理，有： mghABWf 0 代入數(shù)據(jù)解得：Wf3000 J 所以運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力所做的功為3000 J. 答案：(1)20 m/s(2)3000 J,,題型三 用動(dòng)能定理求變力做的功,如圖所示， 質(zhì)量m0.5 kg的小球從距地面高H5 m處自由下落，到達(dá)地面恰能沿凹陷于地面的半圓形槽壁運(yùn)動(dòng)，半圓槽半徑R0.4

10、 m小球第一次到達(dá)槽最低點(diǎn)時(shí)速率為10 m/s，并繼續(xù)沿槽壁運(yùn)動(dòng)直到從槽右端邊緣飛出，如此反復(fù)幾次，設(shè)摩擦力恒定不變，求：(設(shè)小球與槽壁相碰時(shí)不損失能量) (1)小球第一次離槽上升的高度h； (2)小球最多能飛出槽外的次數(shù)(取g10 m/s2),解析：(1)小球從高處運(yùn)動(dòng)至槽口的過程中，只有重力做功；由槽口運(yùn)動(dòng)至槽底端的過程中，重力、摩擦力都做功，因摩擦力大小恒定不變，且方向總是與運(yùn)動(dòng)方向相反，故圓槽右半部分摩擦力對小球做的功與左半部分摩擦力對小球做的功相等 分別研究小球從最高點(diǎn)落至槽底部和從槽底部運(yùn)動(dòng)至左側(cè)上方最高點(diǎn)的過程，設(shè)小球第一次離槽上升的高度h，摩擦力做功Wf，由動(dòng)能定理得,mg(H

11、R)Wf mv2 mg(hR)Wf mv2 聯(lián)立解得：h4.2 m，Wf2 J.,(2)小球通過一次圓弧槽，需克服摩擦力做功2Wf，且小球飛出槽口一次，在小球多次通過圓弧槽后，當(dāng)小球飛出槽口的速度小于等于零，則小球不能飛出槽口，設(shè)小球飛出槽外的次數(shù)為n，用動(dòng)能定理研究全過程得 mgHn2Wf0 由此得n 6.25 即小球最多能飛出槽外6次 答案：(1)4.2 m(2)6次,點(diǎn)評：小球在沿槽壁運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力方向盡管不斷變化，但摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向始終在同一直線上，摩擦力做功為力與路程的乘積該題小球的運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性，用動(dòng)能定理研究整個(gè)過程可直接求出問題的答案本題中作了摩擦力不變的假設(shè)，學(xué)

12、生應(yīng)認(rèn)真審題,題型訓(xùn)練,3如右圖所示， BC是一條平直軌道，C點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為s3.0 m；AB是一條豎直平面內(nèi)的圓形軌道，軌道長為1/4圓周，其中A比B高h(yuǎn)80 cm.有一個(gè)質(zhì)量為m1 kg的物體從靜止開始沿AB軌道滑下，測得它經(jīng)過B點(diǎn)的速度為vB2.0 m/s ，當(dāng)滑行到C點(diǎn)處停止求：,(1)物體在AB軌道上受到的平均阻力f1； (2)物體在BC軌道上的動(dòng)摩擦因數(shù).,3解析：由于物體在圓弧AB軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿圓弧切線方向合力不為零，產(chǎn)生切向加速度，所以物體做變速曲線運(yùn)動(dòng)；滑動(dòng)摩擦力的大小也在變化，用平均阻力f1處理；無法用牛頓第二定律求解，但是可以用動(dòng)能定理來求解,(1)物體在AB軌道上運(yùn)

13、動(dòng)時(shí)，物體受力如右圖所示，其中重力做正功，彈力總是垂直軌道不做功，平均阻力做負(fù)功，因阻力方向總是沿切線方向，阻力方向上負(fù)功的總和：,Wf1 Rf1 根據(jù)動(dòng)能定理： mgRRf1 0,,,警示,沒有分清是恒力做功還是變力做功而 亂套功的公式,如圖所示，一質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平力F作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移到Q點(diǎn)則F做的功為() AmgLcos BmgL(1cos ) CFLcos DFLsin ,錯(cuò)解：在力F的方向上小球運(yùn)動(dòng)的位移為Lsin ，所以F做的功為FLsin .選擇D.,分析糾錯(cuò)： 由于拉力F作用后小球是很緩慢地移動(dòng)的，故可看作每個(gè)位置小球都處于平衡狀態(tài)對小球進(jìn)行受力分析，如圖所示根據(jù)平衡條件可得：Fmgtan ，隨著的增大，F(xiàn)也增大，故F是變力，不能用功的定義式計(jì)算 設(shè)F做的功為WF，由動(dòng)能定理：有WFmgL(1cos )00， 所以，F(xiàn)做的功為mgL(1cos ) 答案：B,祝,您,學(xué)業(yè)有成,