高一物理动能和动能定理知识精讲.doc

用心爱心专心高一物理动能和动能定理【本讲主要内容】动能和动能定理动能的概念，动能定理的应用【知识掌握】【知识点精析】221)(mvEk达式：具有的能叫做动能。表动能：物体由于运动而一注意：动能是状态量，只与运动物体的质量以及速率有关，而与其运动方向无关，能是标量，只有大小，没有方向，单位是焦耳（J）。（二）动能定理WEEEmvmvKKK总21221212121.W总是所有外力做功的代数和。可以含恒力功，也可以含变力功；做功的各力可以是同时作用，也可以是各力不同阶段做功的和。应注意各力做功的正、负。2.求各外力功时，必须确定各力做功对应的位移段落，逐段累计，并注意重力、电场力做功与路径无关的特点。3.WEEWEEWEEkkkkkk合合合时，；时，；时，000212121，提供了一种判断动能（速度）变化的方法。4.代入公式时，要注意书写格式和各功的正负号，所求功一般都按正号代入，…，式中动能增量为物体的末动能减去初动能，不必考虑中间过程。5.用动能定理解题也有其局限性，如不能直接求出速度的方向，只适用单个质点或能看成质点的系。6.动能定理解题步骤（1）选择过程（哪一个物体，由哪一位置到哪一位置）过程的选取要灵活，既可以取物体运动的某一阶段为研究过程，也可以取物体运动的全过程为研究过程。（2）分析过程分析各力做功情况，包括重力。如果在选取的研究过程中物体受力有变化，一定要分段进行受力分析。（3）确定状态分析初、末状态的动能。（4）列动能定理方程WEEKK总21（列出方程）。【解题方法指导】例1.一质量m=2kg的物块，放在高h=2m的平台上，现受一水平推力F=10N，由静止开始运动，物块与平台间的动摩擦因数=0.2。当物块滑行了s1=5m时撤去F，继续向前滑用心爱心专心行s2=5m后飞出平台，不计空气阻力，求物块落地时速度的大小？剖析：本题对全过程利用动能定理比较方便，关键是认真分析物体的运动过程，分析各力的做功情况：在发生位移s1的过程物体受重力、支持力、水平推力、摩擦力，其中重力、支持力不做功；发生位移s2的过程受重力、支持力、摩擦力，只有摩擦力做功；从飞出平台到落地，只有重力做功。解答：以物块为研究对象，从物块开始运动到刚要落地为研究过程，此过程中共有拉力F、摩擦力f=μmg和重力mg三个力做功，设物体刚要落地时的速度为v，根据动能定理：021)(2211mvmghssmgFs解得：25vm/s评述：1.用动能定理解题的基本步骤是：（１）选取研究对象，明确它的运动过程(“谁”“由哪儿到哪儿”)（２）分析受力情况及各个力做功情况(分析过程)（３）明确物体在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2(确定状态)（４）列出动能定理的方程W总=Ek2－Ek1进行求解(依据)2.动能定理只涉及物体运动的始末动能及外力做功的总和，本题由于未涉及物体运动时间和加速度等，故应用动能定理解题过程大为简化，当然本题亦可用牛顿运动定律和运动学公式结合平抛的知识求解，同学们自己试一试，从中体会用动能定理的优势。当然，用动能定理解题也有其局限性，如本题不能直接求出速度的方向。3.在用动能定理解题时，如果物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的分过程（如本题），此时可以分段考虑，也可对全程考虑。关键是弄清各过程中各个力做功的情况。注意体会本题中，重力做功的特点及水平拉力和摩擦力作用的位移不相同，一般可利用画出过程草图进行分析。4.如果是有变力做功的情况，用牛顿定律和运动学公式就体现出不方便或根本无法解决，而动能定理就显得尤为简便。例2.一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移到Q点，如图所示，则力F做的功为：A.mglcosθB.FlsinθC.mgl(1-cosθ)D.Flθ用心爱心专心剖析：题目中水平力F方向恒定，但其大小是变化的，所以不能用W=Fscosθ求功。小球的运动过程是缓慢的，因而任一时刻都可看做处于平衡状态，因此可认为m的速度大小未变(因拉起的角度在变，F的大小在变)，小球上升过程只有重力mg和F这两个力做功，(绳子的拉力方向始终与小球速度方向垂直，不做功)物体的初末动能又相同，用动能定理可以方便的解决。解答：小球由P到Q，根据动能定理：0)cos1(FmglW-0∴)cos1(FmglW，因此答案C是正确的。评述：1.根据运动状态进行受力分析，判断各力做功的情况及初末速度，是解答这类题之关键。由于力F大小的变化，所以不能直接由W=Fscosθ求出变力F做功的值，此时可由其做功的结果——物体动能的变化来求变力F所做的功，变力的功只能用代号W表示，不能写成W=Fscosθ。2.若本题中水平力F改为水平恒力F如何？（此时B选项是正确的，此过程中物体的速率一定是变化的）。3.若在Q点由静止释放小球，小球运动到P时的速度多大？绳对其拉力多大？（注意此题中的几何关系）（)cos1(2glv，T=3mg-2mgcosθ）。【考点突破】【考点指要】动能定理一直是历年高考的重点，在各种功能关系中，动能定理显得尤其重要，每年高考都将涉及到，占有极其重要的位置。能与该知识点结合的知识非常的广泛，几乎涉及到物理学的各个方面。（1）运动（自由落体，竖直上抛等）的结合；见例3，【达标测试】第1，3题（2）抛运动的结合；【达标测试】第2题（3）和圆周运动的结合；【达标测试】第4题（4）和机车功功率的结合；【达标测试】第6题（5）和斜面的结合；【达标测试】第7题【典型例题分析】例3：下图是简化后的跳台滑雪的雪道示意图。整个雪道由倾斜的助滑雪道AB和着陆雪道DE，以及水平的起跳平台CD组成，AB与CD圆滑连接。运动员从助滑雪道AB上由静止开始，在重力作用下，滑到D点水平飞出，不计飞行中的空气阻力，经2s在水平方向飞行了60m，落在着陆雪道DE上，已知从B点到D点运动员的速度大小不变。（g取10m/s2）求用心爱心专心（1）运动员在AB段下滑到B点的速度大小；（2）若不计阻力，运动员在AB段下滑过程中下降的高度。剖析：该题将平抛运动、斜面、动能定理、机械能守恒的知识结合在一起，要求学生能灵活的运用动能定理、平抛运动的知识。解答：（1）运动员从D点飞出时的速度v=smtSx/30依题意，下滑到助滑雪道末端B点的速度大小是30m/s（2）在下滑过程中机械能守恒，有221mvmgh下降的高度mgvh4522例4：滑雪者从A点由静止沿斜面滑下，沿一平台后水平飞离B点，地面上紧靠平台有一个水平台阶，空间几何尺度如图所示，斜面、平台与滑雪板之间的动摩擦因数为μ。假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动，且速度大小不变。求：（1）滑雪者离开B点时的速度大小；（2）滑雪者从B点开始做平抛运动的水平距离s。剖析：该题将平抛运动、斜面、动能定理结合在一起，要求学生能灵活的运用动能定理、平抛运动的知识。解答：（1）设滑雪者质量为m，斜面与水平面夹角为，滑雪者滑行过程中克服摩擦力做功mgLsLmgsmgW)cos(cos①由动能定理221)(mvmgLhHmg②离开B点时的速度)(2LhHgv③（2）设滑雪者离开B点后落在台阶上hvtsgth22121121可解得)(21LhHhs④此时必须满足hLH2⑤用心爱心专心当hLH2时，滑雪者直接落到地面上，222221vtsgth⑥可解得)(22LhHhs⑦评述：本题以考查学生的理解能力、分析综合能力立意，第一问较简单，考查学生对动能定理的理解，第二问要求学生根据实际情况，分两种情况考虑。【达标测试】1.用拉力F使一个质量为m的木箱由静止开始在水平冰道上移动了s，拉力F跟木箱前进的方向的夹角为，木箱与冰道间的动摩擦因数为，求木箱获得的速度（如图所示）。2.一人从高为1m的平台上，将一皮球以20m/s的速度踢出，皮球落地时，速度大小为20m/s，若皮球质量为0.5kg，求：（1）人对皮球做了多少功？（2）皮球飞行中克服空气阻力做多少功？3.一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落，陷入沙坑中2cm深处。求沙子对铅球的平均阻力。见下图（g=10m/s2）4.质量为m的物体由41圆弧轨道顶端从静止开始释放，如图所示，A为轨道最低点，已知圆弧轨道半径为R，运动到A点时，物体对轨道的压力大小为2.5mg，则此过程中物体克服阻力做功___________。用心爱心专心5.一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，量得停止处与开始运动处的水平距离为S，如图所示，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面和水平面与物体间的动摩擦因数都相同，求动摩擦因数。6.一列车的质量是kg5100.5，在水平平直的轨道上以额定功率3000kW加速行驶，行驶过程中阻力恒定，当速度由10m/s加速到所能达到的最大速率30m/s时，共用了2min，则在这段时间内列车前进的距离是多少米？7.如图所示，一物体由A点以初速度0v下滑到底端B，它与挡板B做无动能损失的碰撞后又滑到A点，其速度正好为零，设A、B两点高度差为h，则它与挡板碰撞前的速度多大？若斜面倾斜角为，且物体与斜面间动摩擦因数tan，物体运动过程中在斜面上通过的总路程多大？8.如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始自由下落和平抛。下列说法中正确的有A.它们将同时到达同一水平面B.重力对它们做的功相同C.它们的末动能相同D.它们动量变化的大小相同【综合测试】1.质量为m的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过轨道最低点，此时绳子的张力为7mg，此用心爱心专心后小球继续做运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力做的功为：AB..1413mgRmgRCD..12mgRmgR2.下图中ABCD是一条长直轨道，其中AB段是倾角为θ的斜面，CD段是水平的，BC是与AB和CD相切的一小段圆弧，其长度可以略去不计。一质量为m的小滑块在A点从静止状态释放，沿轨道下滑，最后停在D点。A点和D点的位置如图所示。现用一沿着轨道方向的力推滑块，使它缓缓地由D点被推回到A点时停下，设滑块与轨道间的动摩擦因数为，则推力对滑块做的功等于（）A.mghB.2mghC.mgsh(sin)D.mgsmghctg3.质量为m的汽车发动机的功率恒为P，摩擦阻力恒为F，牵引力为F'，汽车由静止开始，经过时间t行驶了位移s时，速度达到最大值vm，则发动机所做的功为（）A.PtB.FvtmC.122mvFsmD.mPFPsvm2224.如图所示，质量为m的物体置于光滑水平面上，一根绳子跨过定滑轮一端固定在物体上，另一端在力F作用下，以恒定速率v0竖直向下运动，物体由静止开始运动到绳与水平方向夹角α=45°过程中，绳子拉力对物体做的功为（）A.mv024/B.mv02C.mv022/D.2202mv/5.物体在水平地面上受到水平力F的作用，在6s内速度－时间图像如图甲所示，力F用心爱心专心做功的功率P－t图线如图乙所示，则物体的质量为_________kg，物体和地面的动摩擦因数为____________。（g取10m/s2。）6.人从一定高度落地容易造成骨折，一般成人胫骨的极限抗压力强度约为27/105.1mN，胫骨的最小横截面积一般为22.3cm。假若一质量为50kg的人从一定高度双足落地。落地时下蹲其重心又下降15cm，试计算这个高度超过多大时，就会导致胫骨骨折。7.如图所示，放在光滑水平面上的长木板A左端叠放着小物块B，它们一起以vms02/的速度向右匀速运动，A、B质量分别为mkgA1，mkgB2。A和竖直墙发生完全弹性碰撞，若A板足够长，在整个运动过程中B没有与墙相碰也不落到地面上，A、B间的动摩擦