高考物理一輪復(fù)習(xí)-63機械能守恒定律及其應(yīng)用同步課件

1、一、動能一、動能1定義定義:物體由于物體由于 而具有的能而具有的能4矢標(biāo)性矢標(biāo)性:動能是動能是 ,只有正值只有正值3單位單位: ,1 J1 Nm1 kgm2/s2.2公式公式:Ek .運動運動mv2J標(biāo)量標(biāo)量 動能是狀態(tài)量動能是狀態(tài)量,其表達(dá)式中的其表達(dá)式中的v是瞬時速度是瞬時速度,但動能但動能的變化量是過程量的變化量是過程量二、動能定理二、動能定理1內(nèi)容內(nèi)容: 所做的所做的 等于物體動能的變化等于物體動能的變化2表達(dá)式表達(dá)式:WEk2Ek1 .3物理意義物理意義:動能定理指出了外力對物體所做的總功與動能定理指出了外力對物體所做的總功與 物體物體 之間的關(guān)系之間的關(guān)系,即合外力的功是物體即合外

2、力的功是物體 的量度的量度mv22 mv12動能變化量動能變化量動能變化動能變化合力合力功功4動能定理的適用條件動能定理的適用條件(1)動能定理既適用于直線運動動能定理既適用于直線運動,也適用于也適用于 ;(2)既適用于恒力做功既適用于恒力做功,也適用于也適用于 ;(3)力可以是各種性質(zhì)的力力可以是各種性質(zhì)的力,既可以同時作用既可以同時作用,也可以也可以 曲線運動曲線運動變力做功變力做功不同時作用不同時作用1計算外力對物體做的總功時計算外力對物體做的總功時,應(yīng)明確各個力所做功的應(yīng)明確各個力所做功的 正負(fù)正負(fù),然后求所有外力做功的代數(shù)和然后求所有外力做功的代數(shù)和;求動能變化時求動能變化時, 應(yīng)明

3、確動能沒有負(fù)值應(yīng)明確動能沒有負(fù)值,動能的變化為末動能減去初動能動能的變化為末動能減去初動能2位移和速度必須是相對于同一個參考系而言的位移和速度必須是相對于同一個參考系而言的,一般以一般以 地面為參考系地面為參考系3動能定理應(yīng)用廣泛動能定理應(yīng)用廣泛,直線運動、曲線運動、恒力做功、直線運動、曲線運動、恒力做功、 變力做功、同時做功、分段做功等各種情況均適用變力做功、同時做功、分段做功等各種情況均適用4動能定理既適用于一個持續(xù)的過程動能定理既適用于一個持續(xù)的過程,也適用于分段過也適用于分段過 程的全過程程的全過程 動能定理說明外力對物體所做的總功和動能變化動能定理說明外力對物體所做的總功和動能變化間

4、的一種因果關(guān)系和數(shù)量關(guān)系間的一種因果關(guān)系和數(shù)量關(guān)系,不可理解為功轉(zhuǎn)變成了不可理解為功轉(zhuǎn)變成了物體的動能物體的動能1一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為0.3 kg的彈性小球的彈性小球,在光滑水平面上以在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墻上的速度垂直撞到墻上,碰撞后小球沿相反方向運動碰撞后小球沿相反方向運動,反彈反彈后的速度大小與碰撞前相同后的速度大小與碰撞前相同,則碰撞前后小球速度變化量的則碰撞前后小球速度變化量的大小大小v和碰撞過程中墻對小球做功的大小和碰撞過程中墻對小球做功的大小W為為 ()Av0Bv12 m/sCW1.8 J DW10.8 J解析解析:取末速度的方向為正方向取末速度的方向為正方向,

5、則則v26 m/s,v16 m/s,速速度變化度變化vv2v112 m/s,A錯誤錯誤,B正確正確;小球與墻碰撞過小球與墻碰撞過程中程中,只有墻對小球的作用力做功只有墻對小球的作用力做功,由動能定理得由動能定理得:W mv22 mv120,故故C、D均錯誤均錯誤答案答案:B1基本步驟基本步驟(1)選取研究對象選取研究對象,明確它的運動過程明確它的運動過程;(2)分析研究對象的受力情況和各力的做功情況分析研究對象的受力情況和各力的做功情況:(3)明確研究對象在過程的始末狀態(tài)的動能明確研究對象在過程的始末狀態(tài)的動能Ek1和和Ek2;(4)列出動能定理的方程列出動能定理的方程W合合Ek2Ek1及其他

6、必要的解題方及其他必要的解題方 程程,進(jìn)行求解進(jìn)行求解2注意的問題注意的問題(1)動能定理的研究對象是單一物體動能定理的研究對象是單一物體,或者是可以看做單一或者是可以看做單一 物體的物體系統(tǒng)物體的物體系統(tǒng)(2)動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式當(dāng)題目動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式當(dāng)題目 中涉及到位移時可優(yōu)先考慮動能定理中涉及到位移時可優(yōu)先考慮動能定理;處理曲線運動中處理曲線運動中 的速率問題時也要優(yōu)先考慮動能定理的速率問題時也要優(yōu)先考慮動能定理(3)若過程包含了幾個運動性質(zhì)不同的分過程若過程包含了幾個運動性質(zhì)不同的分過程,既可分段考既可分段考 慮慮,也可整個過程考慮但求功時也

7、可整個過程考慮但求功時,有些力不是全過程有些力不是全過程 都作用的都作用的,必須根據(jù)不同的情況分別對待求出總功必須根據(jù)不同的情況分別對待求出總功(4)應(yīng)用動能定理時應(yīng)用動能定理時,必須明確各力做功的正、負(fù)當(dāng)一個必須明確各力做功的正、負(fù)當(dāng)一個 力做負(fù)功時力做負(fù)功時,可設(shè)物體克服該力做功為可設(shè)物體克服該力做功為W,將該力做功將該力做功 表達(dá)為表達(dá)為W,也可以直接用一字母表示該力做功也可以直接用一字母表示該力做功,使其使其 字母本身含有負(fù)號字母本身含有負(fù)號1應(yīng)用動能定理解題應(yīng)用動能定理解題,關(guān)鍵是對研究對象進(jìn)行準(zhǔn)確的受關(guān)鍵是對研究對象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析及運動過程分析力分析及運動過程分析,并畫出物體運

8、動過程的草圖并畫出物體運動過程的草圖,借借助草圖理解物理過程和各量關(guān)系有些力在物體運動助草圖理解物理過程和各量關(guān)系有些力在物體運動全過程中不是始終存在的全過程中不是始終存在的,在計算外力做功時更應(yīng)引起在計算外力做功時更應(yīng)引起注意注意2高考對該類問題常綜合各種力及平拋、圓周運動、牛高考對該類問題常綜合各種力及平拋、圓周運動、牛 頓運動定律等知識頓運動定律等知識,考查學(xué)生的理解、推理、分析綜考查學(xué)生的理解、推理、分析綜 合能力合能力2如圖如圖521所示所示,ABCD是一個盆式容器是一個盆式容器,盆內(nèi)側(cè)盆內(nèi)側(cè)壁與盆底壁與盆底BC的連接處都是一段與的連接處都是一段與BC相切的圓弧相切的圓弧,BC是水平

9、的是水平的,其長度其長度d0.50 m盆邊緣的高度為盆邊緣的高度為h0.30 m在在A處放一個質(zhì)量為處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜的小物塊并讓其從靜止下滑已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的止下滑已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底而盆底BC面與小物面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為塊間的動摩擦因數(shù)為0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑小物塊在盆內(nèi)來回滑動動,最后停下來最后停下來,則停的地點到則停的地點到B的距離為的距離為()A0.50 mB0.25 mC0.10 m D0解析解析:設(shè)小物塊在設(shè)小物塊在BC面上運動的路程為面上運動的路程為s.由動能定理由動能定理知知:mgsmgh,則則s m3 m因為因為d0.5 m,則則 6故

10、小物塊停在故小物塊停在B點點答案答案:D (2008上海高考上海高考)總質(zhì)量為總質(zhì)量為80 kg的跳傘運動員從離地的跳傘運動員從離地500 m的直升機上跳下的直升機上跳下,經(jīng)過經(jīng)過2 s拉開繩索開啟降落傘如圖拉開繩索開啟降落傘如圖522所示是跳傘過程中的所示是跳傘過程中的vt圖象圖象,試根據(jù)圖象求試根據(jù)圖象求:(g取取10 m/s2)圖圖522(1)t1 s時運動員的加速度和所受阻力的大小時運動員的加速度和所受阻力的大小;(2)估算估算14 s內(nèi)運動員下落的高度及克服阻力做的功內(nèi)運動員下落的高度及克服阻力做的功;(3)估算運動員從飛機上跳下到著地的總時間估算運動員從飛機上跳下到著地的總時間思路

11、點撥思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下三點解答本題時應(yīng)注意以下三點:(1)運動員在前運動員在前2 s內(nèi)做勻加速直線運動內(nèi)做勻加速直線運動,阻力恒定阻力恒定;(2)vt圖象與圖象與t軸所圍的面積表示運動員下落的高度軸所圍的面積表示運動員下落的高度;(3)2 s14 s內(nèi)阻力是變力內(nèi)阻力是變力課堂筆記課堂筆記(1)從圖中可以看出從圖中可以看出,在在t2 s內(nèi)運動員做勻加內(nèi)運動員做勻加速運動速運動,其加速度大小為其加速度大小為a m/s28 m/s2設(shè)此過程中運動員受到的阻力大小為設(shè)此過程中運動員受到的阻力大小為Ff,根據(jù)牛頓第二定根據(jù)牛頓第二定律律,有有mgFfma得得Ffm(ga)80(108)N16

12、0 N.(2)從圖中由面積估算得出運動員在從圖中由面積估算得出運動員在14 s內(nèi)下落了內(nèi)下落了h39.522 m158 m根據(jù)動能定理根據(jù)動能定理,有有mghWf mv2所以有所以有Wfmgh mv2(8010158 8062)J1.25105 J.(3)14 s后運動員做勻速運動的時間為后運動員做勻速運動的時間為t s57 s運動員從飛機上跳下到著地需要的總時間為運動員從飛機上跳下到著地需要的總時間為t總總tt(1457) s71 s.答案答案(1)160 N(2)158 m1.25105 J(3)71 s 運動員在運動員在2 s14 s內(nèi)受到的阻力是變力內(nèi)受到的阻力是變力,不注意這一不注意

13、這一點點,易出現(xiàn)克服阻力做的功易出現(xiàn)克服阻力做的功WfFfh2.528104 J的錯誤結(jié)的錯誤結(jié)果果. (2011海淀區(qū)模擬海淀區(qū)模擬)如圖如圖523所示所示,一質(zhì)量為一質(zhì)量為m1 kg的物塊靜止在粗糙水平面上的的物塊靜止在粗糙水平面上的A點點,從從t0時刻開始時刻開始,物塊受到按如圖物塊受到按如圖524所示規(guī)律變化的水平力所示規(guī)律變化的水平力F作用并作用并向右運動向右運動,第第3 s末物塊運動到末物塊運動到B點時速度剛好為點時速度剛好為0,第第5 s末物末物塊剛好回到塊剛好回到A點點,已知物塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)已知物塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)0.2,求求(g取取10 m/s2)

14、:(1)A與與B間的距離間的距離;(2)水平力水平力F在在5 s內(nèi)對物塊所做的功內(nèi)對物塊所做的功思路點撥思路點撥A與與B間的距離與物塊在后間的距離與物塊在后2 s內(nèi)的位移大小內(nèi)的位移大小相等相等;水平力水平力F為變力為變力,求功時應(yīng)使用動能定理求功時應(yīng)使用動能定理,注意選取注意選取研究過程研究過程課堂筆記課堂筆記(1)在在3 s5 s內(nèi)物塊在水平恒力內(nèi)物塊在水平恒力F作用下由作用下由B點勻加點勻加速運動到速運動到A點點,設(shè)加速度為設(shè)加速度為a,A與與B間的距離為間的距離為s,則則Fmgmaa m/s22 m/s2s at24 m.即即A與與B間的距離為間的距離為4 m.(2)設(shè)整個過程中設(shè)整個

15、過程中F做的功為做的功為WF,物塊回到物塊回到A點時的速度為點時的速度為vA,由動能定理得由動能定理得:WF2mgs mvA2vA22as由以上兩式得由以上兩式得WF2mgsmas24 J.答案答案(1)4 m(2)24 J 求水平力求水平力F在在5 s內(nèi)對物塊所做的功時內(nèi)對物塊所做的功時,也可以分段處也可以分段處理理:如前如前3 s內(nèi)內(nèi),WF1mgs,后后2 s內(nèi)內(nèi),WF2F2s,然后得然后得WFWF1WF2. (16分分)(2011南京模擬南京模擬)如圖如圖525所示所示,一條輕質(zhì)彈一條輕質(zhì)彈簧左端固定在豎直墻面上簧左端固定在豎直墻面上,右端放一個可視為質(zhì)點的小物塊右端放一個可視為質(zhì)點的小

16、物塊,小物塊的質(zhì)量為小物塊的質(zhì)量為m1.0 kg,當(dāng)彈簧處于原長時當(dāng)彈簧處于原長時,小物塊靜止于小物塊靜止于O點點,現(xiàn)對小物塊施加一個外力現(xiàn)對小物塊施加一個外力F,使它緩慢移動使它緩慢移動,將彈簧壓縮將彈簧壓縮至至A點點,壓縮量為壓縮量為x0.1 m,在這一過程中在這一過程中,所用外力所用外力F與壓縮量與壓縮量的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖526所示然后撤去所示然后撤去F釋放小物塊釋放小物塊,讓小物塊讓小物塊沿桌面運動沿桌面運動,已知已知O點至桌邊點至桌邊B點的距離為點的距離為L2x,水平桌面的水平桌面的高為高為h5.0 m,計算時可用滑動摩擦力近似等于最大靜摩擦計算時可用滑動摩擦力近似等于最大靜摩擦力

17、求力求(g取取10 m/s2):(1)在壓縮彈簧的過程中在壓縮彈簧的過程中,彈簧存貯的最大彈性勢能彈簧存貯的最大彈性勢能;(2)小物塊到達(dá)桌邊小物塊到達(dá)桌邊B點時速度的大小點時速度的大小;(3)小物塊落地點與桌邊小物塊落地點與桌邊B點的水平距離點的水平距離x.思路點撥思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下三點解答本題時應(yīng)注意以下三點:(1)Fx圖象與圖象與x軸所圍面積為變力軸所圍面積為變力F做的功做的功;(2)彈簧存貯的彈性勢能對應(yīng)彈簧的彈力所做的負(fù)功的值彈簧存貯的彈性勢能對應(yīng)彈簧的彈力所做的負(fù)功的值;(3)Fx圖象中圖象中x0時對應(yīng)時對應(yīng)F的含義的含義解題樣板解題樣板(1)取向左為正方向取向左為正方向

18、,從從Fx圖象中可以得出圖象中可以得出,x0時時對應(yīng)的對應(yīng)的F的值為小物塊與桌面間的滑動摩擦力的大小的值為小物塊與桌面間的滑動摩擦力的大小,即即Ff1.0 N (2分分)設(shè)壓縮過程中克服彈簧的彈力做功為設(shè)壓縮過程中克服彈簧的彈力做功為W彈彈由動能定理得由動能定理得:WFFfxW彈彈0.(2分分)由由Fx圖象可知圖象可知,WF 0.1 J2.4 J(2分分)解得解得:W彈彈2.3 J (1分分)故彈簧存貯的彈性勢能為故彈簧存貯的彈性勢能為EpW彈彈2.3 J (1分分)(2)對小物塊從對小物塊從A點到點到B點的運動過程點的運動過程,應(yīng)用動能定理得應(yīng)用動能定理得:W彈彈Ff(Lx) mvB20 (

19、2分分)解得解得:vB2 m/s. (2分分)(3)小物塊從小物塊從B點開始做平拋運動點開始做平拋運動h gt2(2分分)得下落時間得下落時間t1 s(1分分)所以水平距離所以水平距離xvBt2 m (1分分)答案答案(1)2.3 J(2)2 m/s(3)2 m 本題以彈簧為載體本題以彈簧為載體,結(jié)合圖象來綜合考查動能、動能定結(jié)合圖象來綜合考查動能、動能定理的內(nèi)容這種綜合度大理的內(nèi)容這種綜合度大,但試題并不是太復(fù)雜、難度并但試題并不是太復(fù)雜、難度并不是太大的情況在高考試卷中常有出現(xiàn)不是太大的情況在高考試卷中常有出現(xiàn),這類題的綜合信這類題的綜合信息強息強,要求學(xué)生的能力也相對較高要求學(xué)生的能力也

20、相對較高,使高考命題與新課標(biāo)的使高考命題與新課標(biāo)的要求靠得更緊密一些要求靠得更緊密一些,是近年高考命題的基本趨勢是近年高考命題的基本趨勢1質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體在水平力的物體在水平力F的作用下由靜止開始在光的作用下由靜止開始在光滑地面上運動滑地面上運動,前進(jìn)一段距離之后速度大小為前進(jìn)一段距離之后速度大小為v,再前進(jìn)一段再前進(jìn)一段距離使物體的速度增大為距離使物體的速度增大為2v,則則 ()A第二過程的速度增量等于第一過程的速度增量第二過程的速度增量等于第一過程的速度增量B第二過程的動能增量是第一過程的動能增量的第二過程的動能增量是第一過程的動能增量的3倍倍C第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做

21、的功第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做的功D第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做功的第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做功的2倍倍解析解析:由題意知由題意知,A選項正確由動能定理知選項正確由動能定理知W1 mv2,W2 m(2v)2 mv2 mv2,故故B正確正確,C、D錯錯答案答案:AB2某物體同時受到兩個在同一某物體同時受到兩個在同一直線上的力直線上的力F1、F2的作用的作用,由靜止開始做直線運動由靜止開始做直線運動,力力F1、F2與位移與位移s的關(guān)系的關(guān)系圖象如圖圖象如圖527所示所示,在物體開始運動后的前在物體開始運動后的前4.0 m內(nèi)內(nèi),物體具有最大動能時對應(yīng)的位移是物

22、體具有最大動能時對應(yīng)的位移是 ()A2.0 mB1.0 mC3.0 m D4.0 m解析解析:由題圖知由題圖知s2.0 m時時,F合合0,此前此前F合合做正功做正功,而此后而此后F合合做負(fù)功做負(fù)功,故故s2.0 m時物體的動能最大時物體的動能最大答案答案:A3人用手托著質(zhì)量為人用手托著質(zhì)量為m的物體的物體,從靜止開始沿水平方從靜止開始沿水平方向運動向運動,前進(jìn)距離前進(jìn)距離l后后,速度為速度為v(物體與手始終相對靜止物體與手始終相對靜止),物物體與人手掌之間的動摩擦因數(shù)為體與人手掌之間的動摩擦因數(shù)為,則人對物體做的功為則人對物體做的功為 ()Amgl B0Cmgl D. mv2解析解析:物體與手

23、掌之間的摩擦力是靜摩擦力物體與手掌之間的摩擦力是靜摩擦力,靜摩擦力在零靜摩擦力在零與最大值與最大值mg之間取值之間取值,不一定等于不一定等于mg.在題述過程中在題述過程中,只只有靜摩擦力對物體做功有靜摩擦力對物體做功,根據(jù)動能定理根據(jù)動能定理,摩擦力對物體做的摩擦力對物體做的功功W mv2.D項正確項正確答案答案:D4質(zhì)量為質(zhì)量為1 kg的物體以某一初速度的物體以某一初速度 在水平面上滑行在水平面上滑行,由于摩擦阻由于摩擦阻 力的作用力的作用,其動能隨位移變化的其動能隨位移變化的 圖線如圖圖線如圖528所示所示,g取取10 m/s2, 則以下說法中正確的是則以下說法中正確的是 ()A物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5B物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2C