新课标2018高考物理一轮复习第六章机械能第2讲动能动能定理课件.ppt
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1、物理 课标版,第2讲 动能 动能定理,考点一 动能定理的理解 一、动能 1.定义:物体由于运动而具有的能。 2.公式:Ek= mv2 。 3.矢标性:动能是 标量 ,只有正值。 4.动能是状态量,而动能的变化量是过程量。,二、动能定理 1.内容: 合外力 对物体所做的功等于物体 动能的变化量 。 2.表达式:W= Ek2-Ek1 。 3.物理意义:动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体 动能变化量 之间的关系,即合外力做的功是物体 动能变化 的量度。 4.动能定理的适用条件 (1)动能定理既适用于直线运动,也适用于 曲线运动 ; (2)既适用于恒力做功,也适用于 变力做功 ; (3)力可以是
2、各种性质的力,既可以同时作用,也可以 分阶段作用 。 注意 动能具有相对性,其数值与参考系的选取有关,一般取地面为参考系。,(1)一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一 定变化。 ( ) (2)动能不变的物体不一定处于平衡状态。 ( ) (3)如果物体所受的合外力为零,那么合外力对物体做功一定为零。 ( ) (4)物体在合外力作用下做变速运动时,动能一定变化。 ( ) (5)物体的动能不变,所受的合外力必定为零。 ( ) (6)做自由落体运动的物体,动能与时间的二次方成正比。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6),对动能定理应该从以下几方面加以理
3、解 (1)W总是所有外力对物体做的总功,这些力对物体所做功的代数和等于 物体动能的增量,即W总=W1+W2+。或先将物体的外力进行合成,求出 合外力F合后,再利用W总=F合x cos 进行计算。 (2)因为动能定理中功和能均与参考系的选取有关,所以动能定理也与 参考系的选取有关。中学物理中一般取地面为参考系。 (3)不论物体做什么形式的运动、受力如何,动能定理总是适用的。 (4)动能定理是计算物体位移或速率的简捷公式,当题目中涉及位移时 可优先考虑动能定理。,(5)做功的过程是能量转化的过程,动能定理表达式中的“=”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“功就是动能增 量”,也
4、不意味着“功转变成了动能”,而是意味着“功引起物体动能 的变化”。 (6)动能定理公式两边的每一项都是标量,因此动能定理公式是一个标 量方程。 (7)若Ek2Ek1,即W总0,合力对物体做正功,物体的动能增加;若Ek2Ek1,即W 总0,合力对物体做负功,物体的动能减少。,1-2 (2015课标,17,6分,)如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半 圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方 高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N 时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运 动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则 ( )
5、,A.W= mgR,质点恰好可以到达Q点 B.W mgR,质点不能到达Q点 C.W= mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离 D.W mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离 答案 C 质点由静止开始下落到最低点N的过程中 由动能定理:mg2R-W= mv2 质点在最低点:FN-mg= 由牛顿第三定律得:FN=4mg 联立得W= mgR,质点由N点到Q点的过程中在等高位置处的速度总小于 由P点到N点下滑时的速度,故由N点到Q点过程克服摩擦力做功WW,故 质点到达Q点后,会继续上升一段距离,选项C正确。,方法指导 应用动能定理解题的基本步骤 (1)选取研究对象,明确它的运动过程。 (2)分析研
6、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Ek1和Ek2。 (4)列出动能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解题方程,进行求解。,考点二 应用动能定理解决变力做功问题 高中物理涉及变力做功的问题很多,如摩擦力、空气阻力、弹簧弹 力、机车恒定功率启动时的牵引力等做功问题,通过动能定理可以分析 此类变力做功问题。,动能定理的研究对象一般是单一物体,或者可以看成单一物体的物 体系。动能定理既适用于物体的直线运动,也适用于曲线运动;既适用 于恒力做功,也适用于变力做功。力可以是各种性质的力,既可以同时 作用,也可以分段作用。只要求出在作用过程中各力做功的多少和
7、正负即可。这些正是动能定理解题的优越性所在。,2-1 (2015海南单科,4,3分)如图,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放 置,轨道两端等高;质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下,滑到最 低点Q时,对轨道的正压力为2mg,重力加速度大小为g。质点自P滑到Q 的过程中,克服摩擦力所做的功为 ( ),A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR,答案 C 当质点由P点滑到Q点时,对轨道的正压力为2mg,则质点所受 支持力FN=2mg,由牛顿第二定律有FN-mg=m ,解得 =gR。对质点自P 点滑到Q点应用动能定理有:mgR-Wf= m -0,得:Wf= mgR,因此,A、B、 D错
8、,C正确。,2-2 (2015山东理综,23,18分)如图甲所示,物块与质量为m的小球通过 不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下 方的表面水平的压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为l。开始时 物块和小球均静止,将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加 一始终垂直于l段细绳的力,将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60角, 如图乙所示,此时传感装置的示数为初始值的1.25倍;再将小球由静止释 放,当运动至最低位置时,传感装置的示数为初始值的0.6倍。不计滑轮 的大小和摩擦,重力加速度的大小为g。求: (1)物块的质量; (2)从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服空气
9、阻力所做的功。,图甲 图乙,答案 (1)3m (2)0.1mgl 解析 (1)设开始时细绳的拉力大小为T1,传感装置的初始值为F1,物块 质量为M,由平衡条件得 对小球,T1=mg 对物块,F1+T1=Mg 当细绳与竖直方向的夹角为60时,设细绳的拉力大小为T2,传感装置的 示数为F2,据题意可知,F2=1.25F1,由平衡条件得 对小球,T2=mg cos 60 对物块,F2+T2=Mg 联立式,代入数据得 M=3m (2)设小球运动至最低位置时速度的大小为v,从释放到运动至最低位置 的过程中,小球克服阻力所做的功为Wf,由动能定理得,mgl(1-cos 60)-Wf= mv2 在最低位置,
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