（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能 第2講 動能定理課件

1、第2講動能定理 大一輪復(fù)習(xí)講義 第五章機械能 NEIRONGSUOYIN 內(nèi)容索引 過好雙基關(guān) 研透命題點 隨堂測試 回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目 細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點 隨堂檢測 檢測課堂學(xué)習(xí)效果 課時作業(yè) 限時訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度 過好雙基關(guān) 一、動能 1.定義：物體由于 而具有的能量叫做動能. 2.公式：Ek mv2. 3.單位： ，1 J1 Nm1 kgm2/s2. 4.動能是 ，沒有負(fù)值. 5.動能是狀態(tài)量，因為v為瞬時速度. 運動 焦耳 標(biāo)量 自測1(多選)關(guān)于動能的理解，下列說法正確的是 A.動能是機械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運動的物體都具有動能 B.動能總為非負(fù)值 C.一定

2、質(zhì)量的物體動能變化時，速度一定變化，但速度變化時，動能不一定 變化 D.動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài) 1.內(nèi)容 所有外力對物體做的 (也叫合外力的功)等于物體 的變化量. 2.表達式：W總 . 3.對定理的理解 當(dāng)W總0時，Ek2Ek1，物體的動能 . 當(dāng)W總0時，Ek20時動能增加，當(dāng)WFf，合力向右，小物塊向右加速運動，彈簧壓縮 量逐漸減小，F(xiàn)彈減小，由F彈Ffma知，a減??；當(dāng)運動到F彈Ff時，a減小 為零，此時彈簧仍處于壓縮狀態(tài)，由于慣性，小物塊繼續(xù)向右運動，此時F彈 Ff，小物塊做減速運動，且隨著壓縮量繼續(xù)減小，F(xiàn)彈與Ff差值增大，即加速 度增大；當(dāng)越過O點后，彈簧被拉伸，此時彈

3、力方向與摩擦力方向相同，有 F彈Ffma，隨著拉伸量增大，a也增大.故從A到B過程中，物塊加速 度先減小后增大，在壓縮狀態(tài)F彈Ff時速度達到最大，A對，B錯. 在AO段物塊運動方向與彈力方向相同，彈力做正功，在OB段運動方向與彈力 方向相反，彈力做負(fù)功，C錯. 由動能定理知，A到B的過程中，彈力做功和摩擦力做功之和為0，D對. 變式2某滑沙場如圖4所示，一旅游者乘滑沙橇從A點由靜止開始滑下，最后 停在水平沙面上的C點.設(shè)滑沙橇和沙面間的動摩擦因數(shù)處處相同(斜面和水平 面連接處的能量損失和空氣阻力忽略不計)，滑沙者保持一定姿勢坐在滑沙橇 上不動，若測得AC間水平距離為x，A點高為h，求滑沙橇與沙

4、面間的動摩擦 因數(shù). 圖4 解析設(shè)斜面與水平面所成的夾角為，滑沙者和滑沙橇總質(zhì)量為m，則滑沙 者和滑沙橇從A點到斜面最低點， 方法一：“隔離”過程，分段研究，設(shè)斜面最低點物體的速度為v， 變式3(2018錫山中學(xué)月考)一物塊沿傾角為的斜坡向上滑動.當(dāng)物塊的初速 度為v時，上升的最大高度為H，如圖5所示；當(dāng)物塊的初速度為 時，上升的 最大高度記為h.重力加速度大小為g.物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)和h分別為 圖5 1.基本步驟 (1)觀察題目給出的圖象，弄清縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量及圖線所表示 的物理意義. (2)根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式. (3)將推導(dǎo)出的物

5、理規(guī)律與數(shù)學(xué)上與之相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)關(guān)系式相對比，找出 圖線的斜率、截距、圖線的交點、圖線下的面積所對應(yīng)的物理意義，分析解 答問題，或者利用函數(shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關(guān)系式求物理量. 命題點三動能定理與圖象的綜合應(yīng)用 2.圖象所圍“面積”的意義 (1)vt圖象：由公式xvt可知，vt圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體的位移. (2)at圖象：由公式vat可知，at圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體速 度的變化量. (3)Fx圖象：由公式WFx可知，F(xiàn)x圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做 的功. (4)Pt圖象：由公式WPt可知，Pt圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做 的功. 例3(2018江蘇單科4)從地面

6、豎直向上拋出一只小球，小球運動一段時間后 落回地面.忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖象是 變式4(2018鹽城市三模)小球被豎直向上拋出，然后回到原處.小球初動能 為Ek0，所受空氣阻力與速度大小成正比，則該過程中，小球的動能與位移x關(guān) 系的圖線是下列圖中的 解析設(shè)小球的質(zhì)量為m，由題意可知，空氣阻力與速度關(guān)系為Ffkv(k是比 例常數(shù)) 取極短位移x為研究過程，根據(jù)動能定理得： 上升過程中有(mgFf)xEk，所以Ek(mgFf)x，Ekx圖象斜率 的大小等于mgFf，由于上升過程速度減小，則Ff減小，所以圖象斜率的絕 對值減小(對應(yīng)上面一條曲線). 下降過程中有(mgF

7、f)xEk，Ekx圖象斜率的大小等于mgFf，由于下 降過程速度增大，則Ff增大，所以圖象斜率的絕對值隨位移的減小而減小(對 應(yīng)下面一條曲線)，故C正確、A、B、D錯誤. 動能定理只涉及初、末狀態(tài)的速率及過程中的位移，不涉及運動的加速度、 時間等，而且與各過程運動性質(zhì)無關(guān)，所以可以方便地將幾個過程組合起來， 列一個動能定理方程. 注意：(1)分清各過程中各力做功情況，求各力做功的代數(shù)和. (2)根據(jù)題中條件與問題選擇合適的過程，明確過程的初狀態(tài)、末狀態(tài). 命題點四應(yīng)用動能定理解決多過程問題 例4(2018蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào))冬奧會上自由式滑雪是一項極具觀賞性的運動.其場 地由助滑坡AB(高度差為10

8、 m)、過渡區(qū)BDE(兩段半徑不同的圓弧平滑連接而成， 其中DE半徑為3 m、對應(yīng)的圓心角為60)和跳臺EF(高度可調(diào)，取h4 m)等組成， 如圖6所示，質(zhì)量為60 kg的運動員從A點由靜止出發(fā)，沿軌道運動到F處飛出.運 動員飛出的速度需在54 km/h到68 km/h之間才能在空中完成規(guī)定動作.設(shè)運動員 借助滑雪桿僅在AB段做功，不計摩擦和空氣阻力，g取10 m/s2.則： (1)為能完成空中動作，則該運動員 在AB過程中至少做多少功？ 圖6 答案3 150 J 代入數(shù)據(jù)解得W人3 150 J (2)為能完成空中動作，在過渡區(qū)最低點D處，求該運動員受到的最小支持力； 答案7 300 N 解析

9、從D點到F點，根據(jù)動能定理有 故運動員在D點受到的最小支持力： (3)若該運動員在AB段和EF段均視為勻變速運動，且兩段運動時間之比為 tABtEF31，已知AB2EF，則運動員在這兩段運動的加速度之比為多少？ 答案23 設(shè)滑到B點速度為v1，滑到F點速度為v2，則滑到E點速度也為v1. 得：a1a223. 變式5(2019小海中學(xué)模擬)如圖7所示，裝置由AB、BC、CD三段軌道組成， 軌道交接處均由很小的圓弧平滑連接，其中軌道AB、CD是光滑的，水平軌道 BC的長度x5 m，軌道CD足夠長且傾角37，A、D兩點離軌道BC的高度 分別為h14.30 m、h21.35 m.現(xiàn)讓質(zhì)量為m的小滑塊(

10、可視為質(zhì)點)自A點由靜 止釋放.已知小滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)0.5，重力加速度g取10 m/s2， sin 370.6，cos 370.8.求： (1)小滑塊第一次到達D點時的速度大?。?圖7 答案3 m/s 解析小滑塊從ABCD過程中， 代入數(shù)據(jù)解得vD3 m/s. (2)小滑塊第一次與第二次通過C點的時間間隔； 答案2 s 解析小滑塊從ABC過程中， 代入數(shù)據(jù)解得vC6 m/s 小滑塊沿CD段上滑的加速度大小agsin 6 m/s2 由對稱性可知小滑塊從最高點滑回C點的時間t2t11 s 故小滑塊第一次與第二次通過C點的時間間隔tt1t22 s. (3)小滑塊最終停止的位置與B點的距

11、離. 答案1.4 m 解析設(shè)小滑塊在水平軌道上運動的總路程為x總，對小滑塊運動全過程應(yīng)用 動能定理 有mgh1mgx總 代入數(shù)據(jù)解得x總8.6 m，故小滑塊最終停止的位置與B點的距離為：2xx總 1.4 m. 隨堂測試 1.(多選)(2018紅橋中學(xué)一調(diào))如圖8所示，甲、乙兩個質(zhì)量相同的物體，用大 小相等的力F分別拉它們在水平面上從靜止開始運動相同的距離l.甲在光滑水 平面上，乙在粗糙水平面上，則下列關(guān)于力F對甲、乙做的功和甲、乙兩物 體獲得的動能的說法中正確的是 A.力F對甲做的功多 B.力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多 C.甲物體獲得的動能比乙大 D.甲、乙兩個物體獲得的動能相同 1234

12、5 圖8 12345 解析由WFl知，拉力的大小相同，物體的位移也相同，拉力和位移在同 一直線，所以拉力對兩物體做的功一樣多，A錯誤，B正確； 由動能定理可知，在光滑水平面上的物體，拉力對物體做的功等于物體的動 能變化，在粗糙水平面上的物體，拉力對物體做正功的同時，摩擦力對物體 做了負(fù)功，所以在光滑水平面上的物體獲得的動能要大于在粗糙水平面上物 體獲得的動能，故C正確，D錯誤. 2.(2018常州市一模)如圖9所示，物塊固定在水平面上，子彈以某一速率從左 向右水平穿透物塊時速率為v1，穿透時間為t1；若子彈以相同的速率從右向左 水平穿透物塊時速率為v2，穿透時間為t2.子彈在物塊中受到的阻力大

13、小與其 到物塊左端的距離成正比.則 A.t1t2 B.t1t2 C.v1v2 D.v1v2 12345 圖9 解析根據(jù)受力的特點與做功的特點可知兩種情況下阻力對子彈做功的大小 是相等的，根據(jù)動能定理可知兩種情況下子彈的末速度大小是相等的，即v1 v2，故C、D錯誤； 設(shè)子彈的初速度是v0，子彈在物塊中受到的阻力大小與其到物塊左端的距離 成正比，可知若子彈以某一速率從左向右水平穿透物塊時，子彈受到的阻力 12345 3.(2018淮安市、宿遷市等期中)如圖10所示，滑 塊以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面，到達最 高點后又返回到出發(fā)點.則下列能大致描述滑塊 整個運動過程中的速度v、加速度a、動能

14、Ek、 重力對滑塊所做的功W與時間t或位移x之間關(guān)系 的圖象是(取初速度方向為正方向) 12345 圖10 動能是標(biāo)量，不存在負(fù)值，故C錯誤； 重力做功Wmghmgxsin ，故D正確. 12345 4.(2018興化一中四模)如圖11所示，豎直放置的等螺距螺線管高為h， 該螺線管用長為l的硬質(zhì)直管(內(nèi)徑遠(yuǎn)小于h)彎制而成.一光滑小球從管口 上端由靜止釋放，下列說法正確的是(重力加速度為g) A.若僅增大l，小球到達管口下端時的速度增大 12345 圖11 D.在運動過程中小球所受管道的作用力大小不變 12345 到達下端管口的速度為v ，速度沿管道的切線方向，與重力有一定的夾 角，故B錯誤；

15、 小球做的是加速螺旋圓周運動，速度越來越大，根據(jù)Fn 可知，所受管道 的作用力越來越大，故D錯誤. 5.(2018蘇州市模擬)如圖12所示軌道ABCDE在豎直平面內(nèi)，AB與水平面BC成 37角且平滑連接，圓心為O、半徑為R的光滑半圓軌道CDE與BC相切于C點， E、F兩點等高，BC長為 .將小滑塊從F點由靜止釋放，恰能滑到與O等高的D 點.已知小滑塊與AB及BC間的動摩擦因數(shù)相同，重力加速度為g，sin 370.6， cos 370.8. (1)求小滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)； 解析滑塊從F到D過程，根據(jù)動能定理得 圖12 12345 (2)若AB足夠長，改變釋放點的位置，要使小滑塊恰能到達E點

16、，求釋放點到 水平面的高度h； 在滑塊從釋放點到E的過程，根據(jù)動能定理得 12345 答案4.7R 代入數(shù)據(jù)解得h4.7R. (3)若半徑R1 m，小滑塊在某次釋放后，滑過E點的速度大小為8 m/s，則它 從E點飛出至落到軌道上所需時間t為多少？(g取10 m/s2) 12345 答案0.3 s 代入數(shù)據(jù)解得t0.3 s 所以假設(shè)正確，故t0.3 s. 課時作業(yè) 1.(多選)質(zhì)量不等，但有相同初動能的兩個物體，在動摩擦因數(shù)相同的水平地 面上滑行，直至停止，則 A.質(zhì)量大的物體滑行的距離大 B.質(zhì)量小的物體滑行的距離大 C.它們滑行的距離一樣大 D.它們克服摩擦力所做的功一樣多 雙基鞏固練 12

17、345678910 解析根據(jù)動能定理mgx0Ek0，所以質(zhì)量小的物體滑行的距離大，并 且它們克服摩擦力所做的功在數(shù)值上都等于初動能的大小，B、D選項正確. 11 2.一個質(zhì)量為25 kg的小孩從高度為3.0 m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底 端時的速度為2.0 m/s.g取10 m/s2，關(guān)于力對小孩做的功，以下結(jié)果正確的是 A.合外力做功50 J B.阻力做功500 J C.重力做功500 J D.支持力做功50 J 12345678910 11 3.(多選)(2018泰州中學(xué)四模)如圖1所示，三角體由兩種材料拼接而成，BC界 面平行底面DE，兩側(cè)面與水平面夾角分別為30和60，己知物塊從

18、A由靜止 下滑，加速至B勻速至D；若該物塊由靜止從A沿另一側(cè)面下滑，則有 A.通過C點的速率等于通過B點的速率 B.AB段的運動時間大于AC段的運動時間 C.將加速至C勻速至E D.一直加速運動到E，但AC段的加速度比CE段大 12345678910 圖1 11 12345678910 解析物體從傾角為的斜面滑下，根據(jù)動能定理，有mghmgcos 0，由AB面與水平面夾角小于AC面與水平面夾角可知，物體通過C點 的速率大于通過B點的速率，故A錯誤； 物體從傾角為的斜面滑下，根據(jù)牛頓第二定律，有mgsin mgcos ma， 解得agsin gcos 由得到AC段的運動時間小于AB段的運動時間，

19、故B正確； 由式可知，物體將一直加速滑行到E點，由于AC段滑動摩擦力較小，AC段 的加速度比CE段大，故C錯誤，D正確. 11 4.(2018前黃中學(xué)檢測)靜止在粗糙水平面上的物塊在水平向右的拉力作用下 做直線運動，t4 s時停下，其vt圖象如圖2所示，已知物塊與水平面間的 動摩擦因數(shù)處處相同，則下列判斷正確的是 A.整個過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功 B.整個過程中拉力做的功等于零 C.t2 s時刻拉力的瞬時功率在整個過程中最大 D.t1 s到t3 s這段時間內(nèi)拉力不做功 12345678910 圖2 11 5.(2018東臺市5月模擬)如圖3所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一小球

20、向 右滑行，并沖上固定在地面上的斜面.設(shè)小球在斜面最低點A的速度為v，壓縮 彈簧至C點時彈簧最短，C點距地面高度為h，則小球從A到C的過程中彈簧彈 力做的功是 12345678910 圖3 11 解析小球從A點運動到C點的過程中，重力和彈簧的彈力對小球做負(fù)功，由 于支持力與小球速度方向始終垂直，則支持力對小球不做功，由動能定理， 可得WGW彈0 mv2，重力做功為WGmgh，則彈簧的彈力對小球做的 功為W彈mgh mv2，所以正確選項為A. 1234567891011 6.(2018儀征中學(xué)月考)如圖4所示，小物塊與水平軌道、傾斜軌道之間的動摩 擦因數(shù)均相同，小物塊從傾角為1的軌道上高度為h的

21、A點由靜止釋放，運動 至B點時速度為v1.現(xiàn)將傾斜軌道的傾角調(diào)為2，仍將物塊從軌道上高度為h的 A點由靜止釋放，運動至B點時速度為v2.已知21，不計物塊在軌道接觸處的 機械能損失.則 A.v1v2 C.v1v2 D.由于不知道1、2的具體數(shù)值，v1、v2關(guān)系無法判定 12345678910 圖4 11 解析設(shè)A點在水平軌道的豎直投影點為C，水平軌道與傾斜軌道的交點為D， 物體運動過程中摩擦力做負(fù)功，重力做正功，由動能定理可得 1234567891011 7.(2018江蘇省高考壓軸沖刺卷) 將一質(zhì)量為m的小球從足夠高處水平拋出， 飛行一段時間后，小球的動能為Ek，再經(jīng)過相同的時間后，小球的動

22、能為2Ek (此時小球未落地)，不計空氣阻力，重力加速度為g，則小球拋出的初速度大 小為 12345678910 11 8.(多選)(2018揚州中學(xué)下學(xué)期開學(xué)考)一個小物塊從斜面底端沖上足夠長的斜 面后又返回到斜面底端.已知小物塊的初動能為E，它返回到斜面底端的動能 為 ，小物塊上滑到最大路程的中點時速度為v；若木塊以2E的初動能沖上斜 面，則有 A.返回斜面底端時的動能為E 12345678910 綜合提升練 D.小物塊上滑到最大路程的中點時速度為2v 11 9.(2019伍佑中學(xué)月考)如圖5所示，光滑的軌道ABO的AB部分與水平部分BO 相切，軌道右側(cè)是一個半徑為R的四分之一的圓弧軌道，

23、O點為圓心，C為圓 弧上的一點，OC與水平方向的夾角為37.現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小球從軌道AB上 某點由靜止釋放.已知重力加速度為g，不計空氣阻力.( ) (1)若小球恰能擊中C點，求剛釋放小球 的位置距離BO平面的高度； 12345678910 圖5 11 12345678910 解析設(shè)小球經(jīng)過O點的速度為v0，從O點到C點做平拋運動，則有Rcos 37 v0t，Rsin 37 gt2 11 (2)改變釋放點的位置，求小球落到軌道時動能的最小值. 解析設(shè)小球落到軌道上的點與O點的連線與水平 方向的夾角為，小球做平拋運動，Rcos v0t 1234567891011 10.(2018南京市、鹽城市

24、一模)如圖6所示，煉鋼廠通常用滾筒來傳送軟鋼錠， 使具有一定初速度的軟鋼錠通過滾筒滑上平臺.質(zhì)量為M 的軟鋼錠長為L，上 表面光滑，下表面與平臺間是粗糙的.現(xiàn)以水平向右的初速度滑上平臺，全部 滑上平臺時的速度為v.此時，在其右端無初速放上一個質(zhì)量為m 的滑塊(視為 質(zhì)點).隨后軟鋼錠滑過2L 距離時速度為零，滑塊恰好到達平臺.重力加速度取 g，空氣阻力不計.求： (1)滑塊獲得的最大加速度(不考慮與平臺的 撞擊過程)； 12345678910 圖6 答案g 解析由于滑塊與軟鋼錠間無摩擦，所以軟鋼錠在平 臺上滑過距離L時，滑塊脫離做自由落體運動，ag 11 (2)滑塊放上后，軟鋼錠滑動過程中克服阻力做的功； 12345678910 解析根據(jù)動能定理得：