2012《金榜奪冠》物理一輪第六章第二單元第3課時.ppt

第二單元 動能定理 第3課時 動能 動能定理及其應用,必修2 第六章 機械能和能源,基礎回顧,考點一 動能,1定義：一個物體能夠對外界做功，我們就說物體具有能量能量可以有不同的形式，物體由于運動而具有的能叫_ 2動能的表達式：Ek_. 3動能的單位：動能的國際單位是焦耳(符號：_),答案：1動能 2. 3J,要點深化,可以從以下幾個方面理解動能的概念 (1)動能是標量，動能的取值可以為正值或零，但不會為負值. (2)動能是狀態(tài)量，描述的是物體在某一時刻的運動狀態(tài)一定質量的物體在運動狀態(tài)(瞬時速度)確定時，Ek有惟一確定的值，速度變化時，動能不一定變化，但動能變化時，速度一定變化,(3)動能具有相對性，由于瞬時速度與參考系有關，所以Ek也與參考系有關，在高中，動能公式中速度都要以地面作參考系 (4)物體的動能不會發(fā)生突變，它的改變需要一個過程，這個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)具有動能的物體可以克服阻力做功物體的質量越大，運動速度越大，它的動能也就越大，能克服阻力對外做功越多,基礎回顧,考點二 動能定理,1內容：合外力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的_ 2細化 (1)對單個物體，動能定理可表述為：合外力做的功等于物體動能的變化(這里的合外力指物體受到的所有外力的合力) 表達式：W合Ek.具體為：_ .,(2)對于多過程、多外力的物體系統(tǒng)，動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)動能的變化 表達式：W1W2_.,答案：1變化量 2(1)F合s (2)代數(shù)和,要點深化,1動能定理的理解 (1)動能定理是把過程量(做功)和狀態(tài)量(動能)聯(lián)系在一起的物理規(guī)律，它表示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關系 (2)動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的力、無論是恒力還是變力，無論物體作直線運動還是曲線運動，動能定理都適用 (4)動能定理表達式是一個標量式，不能在某一個方向上應用動能定理,2應用動能定理時要注意的幾個問題 (1)在分析物體受力時，要考慮物體受到的所有力，包括重力 (2)動能定理中的位移、速度各物理量都選地面為參考系 (3)計算時應把各已知功的正、負號代入動能定理表達式，如果有的力是變力，則設一個功的符號代替進行列式，求出其值(正值表示正功，負值表示負功),(4)過程復雜又不需研究中間狀態(tài)時，可以把多個過程看作一個全過程進行研究應用動能定理更方便 (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階段做的功，運用所有外力對物體做功的代數(shù)和等于物體系統(tǒng)動能的變化進行列式解答 (6)恒力作用下的物體運動問題，凡不涉及加速度和時間及其運動過程的具體細節(jié)，可優(yōu)先運用動能定理求解,題型一 對動能概念的理解,關于物體的動能，下列說法正確的是( ) A一個物體的動能總是大于或等于零 B一個物體的動能的大小對不同的參考系是相同的 C一個物體的動能不變，速度一定不變 D質量相同的兩個物體，若動能相同則它們的速度相同,解析：動能是標量，因此一個物體的動能不會小于零，A正確；由于v的大小還跟參考系有關，所以將導致動能大小相對不同的參考系是不一樣的，B錯；一個物體的動能不變，速度大小沒有變化，但速度的方向可能變化，故C錯；而對于質量相同的兩個物體，動能相同時，速度的大小相同但速度的方向也不一定相同，故D錯 答案：A,題型訓練,1一物體放在光滑水平面上，在恒力作用下從靜止開始運動，若用t表示物體運動的時間，s表示物體運動的位移，則下列敘述中的正確的是( ) A質點在t時刻的動能與t成正比 B質點在t時刻的動能與s成正比 C質點在t時刻的動能與t2成正比 D質點在t時刻的動能與s2成正比,1解析：根據Ek mv2 m 2asm sFsF at2 t2，得質點在t時刻的動能與s成正比；或與t2成正比 答案：BC,題型二 動能定理的基本應用,應用動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力的做功情況，受哪些力？每個力是否做功？做正功還是負功？做多少功？然后求各個力做功的代數(shù)和； (3)明確物體在過程始末狀態(tài)的動能 和 ； (4)按照動能定理W1W2 列式求解,滑雪者從A點由靜止沿斜面滑下，經一平臺后水平飛離B點，地面上緊靠平臺有一個水平臺階，空間幾何尺度如圖所示斜面、平臺與滑雪板之間的動摩擦因數(shù)為.假設滑雪者由斜面底端進入平臺后立即沿水平方向運動，且速度大小不變求： (1)滑雪者離開B點時的速度大??； (2)滑雪者從B點開始做平拋運動的水平距離s.,解析：(1)設滑雪者質量為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 )mgL 由動能定理mg(Hh)mgL mv2 解得：物體離開B點時的速度為：,(2)設滑雪者離開B點后落在臺階上,可解得,此時必須滿足HL2h時，滑雪者直接落到地面上，,可解得S2=,答案（1）,（2）,或,題型訓練,在第20屆都靈冬奧會上，中國體育代表團獲得2枚金牌，4枚銀牌，5枚銅牌，獎牌總數(shù)超過歷屆冬奧會的好成績如右圖所示為高山滑雪飛行距離比誰最遠的比賽，質量m60 kg的高山滑雪運動員，從A點由靜止開始沿雪道滑下，從B點水平飛出后又落在與水平面成傾角37的斜坡上C點己知AB兩點間的高度差為h25 m，B、C兩點間的距離為s75 m，(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)，,求： (1)運動員從B點飛出時的速度vB的大??； (2)運動員從A到B過程中克服摩擦力所做的功,2解析：(1)設由B到C平拋運動的時間為t 豎直方向：s sin 37 gt2 水平方向：s cos 37vBt 代入數(shù)據聯(lián)立解得：vB20 m/s. (2)A到B過程由動能定理，有： mghABWf 0 代入數(shù)據解得：Wf3000 J 所以運動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 用動能定理求變力做的功,如圖所示， 質量m0.5 kg的小球從距地面高H5 m處自由下落，到達地面恰能沿凹陷于地面的半圓形槽壁運動，半圓槽半徑R0.4 m小球第一次到達槽最低點時速率為10 m/s，并繼續(xù)沿槽壁運動直到從槽右端邊緣飛出，如此反復幾次，設摩擦力恒定不變，求：(設小球與槽壁相碰時不損失能量) (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)小球從高處運動至槽口的過程中，只有重力做功；由槽口運動至槽底端的過程中，重力、摩擦力都做功，因摩擦力大小恒定不變，且方向總是與運動方向相反，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落至槽底部和從槽底部運動至左側上方最高點的過程，設小球第一次離槽上升的高度h，摩擦力做功Wf，由動能定理得,mg(HR)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，當小球飛出槽口的速度小于等于零，則小球不能飛出槽口，設小球飛出槽外的次數(shù)為n，用動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,點評：小球在沿槽壁運動過程中摩擦力方向盡管不斷變化，但摩擦力方向與運動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動具有往復性，用動能定理研究整個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，學生應認真審題,題型訓練,3如右圖所示， BC是一條平直軌道，C點距B點的距離為s3.0 m；AB是一條豎直平面內的圓形軌道，軌道長為1/4圓周，其中A比B高h80 cm.有一個質量為m1 kg的物體從靜止開始沿AB軌道滑下，測得它經過B點的速度為vB2.0 m/s ，當滑行到C點處停止求：,(1)物體在AB軌道上受到的平均阻力f1； (2)物體在BC軌道上的動摩擦因數(shù).,3解析：由于物體在圓弧AB軌道上運動時，沿圓弧切線方向合力不為零，產生切向加速度，所以物體做變速曲線運動；滑動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，但是可以用動能定理來求解,(1)物體在AB軌道上運動時，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，平均阻力做負功，因阻力方向總是沿切線方向，阻力方向上負功的總和：,Wf1 Rf1 根據動能定理： 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，一質量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點，小球在水平力F作用下，從平衡位置P點很緩慢地移到Q點則F做的功為( ) AmgLcos BmgL(1cos ) CFLcos DFLsin ,錯解：在力F的方向上小球運