【步步高】高考物理大一輪 第五章 第2課時(shí) 動(dòng)能和動(dòng)能定理 新人教版必修2.doc

第2課時(shí)動(dòng)能和動(dòng)能定理導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.掌握動(dòng)能的概念，會(huì)求動(dòng)能的變化量.2.掌握動(dòng)能定理，并能熟練運(yùn)用一、動(dòng)能基礎(chǔ)導(dǎo)引關(guān)于某物體動(dòng)能的一些說(shuō)法，正確的是 ()a物體的動(dòng)能變化，速度一定變化b物體的速度變化，動(dòng)能一定變化c物體的速度變化大小相同時(shí)，其動(dòng)能變化大小也一定相同d選擇不同的參考系時(shí)，動(dòng)能可能為負(fù)值e動(dòng)能可以分解到兩個(gè)相互垂直的方向上進(jìn)行運(yùn)算知識(shí)梳理1定義：物體由于_而具有的能2公式：_，式中v為瞬時(shí)速度3矢標(biāo)性：動(dòng)能是_，沒(méi)有負(fù)值，動(dòng)能與速度的方向_4動(dòng)能是狀態(tài)量，動(dòng)能的變化是過(guò)程量，等于_減初動(dòng)能，即ek_.：動(dòng)能一定是正值，動(dòng)能的變化量為什么會(huì)出現(xiàn)負(fù)值？正、負(fù)表示什么意義？二、動(dòng)能定理基礎(chǔ)導(dǎo)引1 質(zhì)量是2 g的子彈，以300 m/s的速度射入厚度是5 cm的木板(如圖1所示)，射穿后的速度是100 m/s.子彈射穿木板的過(guò)程中受到的平均阻 力是多大？你對(duì)題目中所說(shuō)的“平均”一詞有什么認(rèn)識(shí)？圖12質(zhì)量為500 g的足球被踢出后，某人觀察它在空中的飛行情況，估計(jì)上升的最大高度是10 m，在最高點(diǎn)的速度為20 m/s.根據(jù)這個(gè)估計(jì)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)對(duì)足球做的功知識(shí)梳理內(nèi)容力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功等于物體在這個(gè)過(guò)程中_表達(dá)式wek_對(duì)定理的理解w0，物體的動(dòng)能_w0，物體的動(dòng)能_w0，物體的動(dòng)能不變適用條件(1)動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于_(2)既適用于恒力做功，也適用于_(3)力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，也可以_考點(diǎn)一動(dòng)能定理的基本應(yīng)用考點(diǎn)解讀1應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟(1)選取研究對(duì)象，明確并分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程(2)分析受力及各力做功的情況，求出總功(3)明確過(guò)程初、末狀態(tài)的動(dòng)能ek1及ek2.(4)列方程wek2ek1，必要時(shí)注意分析題目潛在的條件，列輔助方程進(jìn)行求解2應(yīng)用動(dòng)能定理的注意事項(xiàng)(1)動(dòng)能定理中的位移和速度必須是相對(duì)于同一個(gè)參考系的，一般以地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系(2)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，必須明確各力做功的正、負(fù)當(dāng)一個(gè)力做負(fù)功時(shí)，可設(shè)物體克服該力做功為w，將該力做功表示為w，也可以直接用字母w表示該力做功，使其字母本身含有負(fù)號(hào)(3)應(yīng)用動(dòng)能定理解題，關(guān)鍵是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析及運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，并畫(huà)出物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的草圖，借助草圖理解物理過(guò)程和各量關(guān)系(4)動(dòng)能定理是求解物體位移或速率的簡(jiǎn)捷公式當(dāng)題目中涉及到位移和速度而不涉及時(shí)間時(shí)可優(yōu)先考慮動(dòng)能定理；處理曲線運(yùn)動(dòng)中的速率問(wèn)題時(shí)也要優(yōu)先考慮動(dòng)能定理典例剖析圖2例1如圖2所示，用恒力f使一個(gè)質(zhì)量為m的物體由靜止開(kāi)始沿水平地面移動(dòng)的位移為l，力f跟物體前進(jìn)的方向的夾角為，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求：(1)力f對(duì)物體做功w的大??；(2)地面對(duì)物體的摩擦力ff的大??；(3)物體獲得的動(dòng)能ek.圖3跟蹤訓(xùn)練1如圖3所示，用拉力f使一個(gè)質(zhì)量為m的木箱由靜止開(kāi)始在水平冰道上移動(dòng)了l，拉力f跟木箱前進(jìn)方向的夾角為， 木箱與冰道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求木箱獲得的速度考點(diǎn)二利用動(dòng)能定理求功考點(diǎn)解讀由于功是標(biāo)量，所以動(dòng)能定理中合力所做的功既可通過(guò)合力來(lái)計(jì)算(w總f合lcos )，也可用每個(gè)力做的功來(lái)計(jì)算(w總w1w2w3)這樣，原來(lái)直接利用功的定義不能計(jì)算的變力的功可以利用動(dòng)能定理方便的求得，它使得一些可能無(wú)法進(jìn)行研究的復(fù)雜的力學(xué)過(guò)程變得易于掌握和理解典例剖析例2如圖4所示，質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為l的輕質(zhì)細(xì)線懸于o點(diǎn)，與o點(diǎn)處于同一水平線上的p點(diǎn)處有一個(gè)光滑的細(xì)釘已知op，在a點(diǎn)給小球一個(gè)水平向左的初速度v0，發(fā)現(xiàn)小球恰能到達(dá)跟p點(diǎn)在同一豎直線上的最高點(diǎn)b.則：圖4(1)小球到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速率？(2)若不計(jì)空氣阻力，則初速度v0為多少？(3)若初速度v03，則在小球從a到b的過(guò)程中克服空氣阻力做了多少功？跟蹤訓(xùn)練2如圖5所示，一位質(zhì)量m65 kg參加“挑戰(zhàn)極限運(yùn)動(dòng)”的業(yè)余選手要越過(guò)一寬度為x3 m的水溝，躍上高為h1.8 m的平臺(tái)采用的方法是：人手握一根長(zhǎng)l3.05 m的輕質(zhì)彈性桿一端，從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始勻加速助跑，至b點(diǎn)時(shí)，桿另一端抵在o點(diǎn)的阻擋物上，接著桿發(fā)生形變，同時(shí)人蹬地后被彈起，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿處于豎直，人的重心恰位于桿的頂端，此刻人放開(kāi)桿水平飛出，最終趴落到平臺(tái)上，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力可忽略不計(jì)(g取10 m/s2)圖5(1)設(shè)人到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度vb8 m/s，人勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a2 m/s2，求助跑距離xab.(2)設(shè)人跑動(dòng)過(guò)程中重心離地高度h1.0 m，在(1)問(wèn)的條件下，在b點(diǎn)人蹬地彈起瞬間，人至少再做多少功？14.用“分析法”解多過(guò)程問(wèn)題圖6例3如圖6所示是某公司設(shè)計(jì)的“2009”玩具軌道，是用透明的薄壁圓管彎成的豎直軌道，其中引 入管道ab及“200”管道是粗糙的，ab是與 “2009”管道平滑連接的豎直放置的半徑為r0.4 m的圓管軌道，已知ab圓管軌道半徑與“0” 字型圓形軌道半徑相同“9”管道是由半徑為2r的光滑圓弧和半徑為r的光滑圓弧以及兩段光滑的水平管道、一段光滑的豎直管道組成，“200”管道和“9”管道兩者間有一小縫隙p.現(xiàn)讓質(zhì)量m0.5 kg的閃光小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從距 a點(diǎn)高h(yuǎn)2.4 m處自由下落，并由a點(diǎn)進(jìn)入軌道ab，已知小球到達(dá)縫隙p時(shí)的速率為 v8 m/s，g取10 m/s2.求：(1)小球通過(guò)粗糙管道過(guò)程中克服摩擦阻力做的功；(2)小球通過(guò)“9”管道的最高點(diǎn)n時(shí)對(duì)軌道的作用力；(3)小球從c點(diǎn)離開(kāi)“9”管道之后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移方法提煉1分析法：將未知推演還原為已知的思維方法用分析法研究問(wèn)題時(shí)，需要把問(wèn)題化整為零，然后逐步引向待求量具體地說(shuō)也就是從題意要求的待求量出發(fā)，然后按一定的邏輯思維順序逐步分析、推演，直到待求量完全可以用已知量表達(dá)為止因此，分析法是從未知到已知，從整體到局部的思維過(guò)程2分析法的三個(gè)方面：(1)在空間分布上可以把整體分解為各個(gè)部分：如力學(xué)中的隔離，電路的分解等；(2)在時(shí)間上把事物發(fā)展的全過(guò)程分解為各個(gè)階段：如運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分解為性質(zhì)不同的各個(gè)階段；(3)對(duì)復(fù)雜的整體進(jìn)行各種因素、各個(gè)方面和屬性的分析跟蹤訓(xùn)練3如圖7所示，在一次消防演習(xí)中模擬解救高樓被困人員，為了安全，被困人員使用安全帶上掛鉤掛在滑竿上從高樓a點(diǎn)沿輕滑桿下滑逃生滑桿由ao、ob兩段直桿通過(guò)光滑轉(zhuǎn)軸在o處連接，且通過(guò)o點(diǎn)的瞬間沒(méi)有機(jī)械能的損失；滑桿a端用掛鉤鉤在高樓的固定物上，可自由轉(zhuǎn)圖7動(dòng)，b端固定在消防車(chē)云梯上端已知ao長(zhǎng)為l15 m，ob長(zhǎng)為l210 m豎直墻與端點(diǎn)b的間距d11 m掛鉤與兩段滑桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5.(g10 m/s2)(1)若測(cè)得ob與水平方向的夾角為37，求被困人員下滑到b點(diǎn)時(shí)的速度大??；(sin 370.6，cos 370.8)(2)為了安全，被困人員到達(dá)b點(diǎn)的速度大小不能超過(guò)v，若a點(diǎn)高度可調(diào)，而豎直墻與云梯上端點(diǎn)b的間距d不變，求滑桿兩端點(diǎn)a、b間的最大豎直距離h？(用題給的物理量符號(hào)表示)a組利用動(dòng)能定理求變力功圖81如圖8所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一物體向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面設(shè)物體在斜面最低點(diǎn)a的速度為 v，壓縮彈簧至c點(diǎn)時(shí)彈簧最短，c點(diǎn)距地面高度為h，則從a到c的過(guò)程中彈簧彈力做功是 ()amghmv2 b.mv2mghcmgh d(mghmv2)b組用動(dòng)能定理分析多過(guò)程問(wèn)題2如圖9所示，摩托車(chē)做特技表演時(shí)，以v010.0 m/s的初速度沖向高臺(tái)，然后從高臺(tái)水平飛出若摩托車(chē)沖向高臺(tái)的過(guò)程中以p4.0 kw的額定功率行駛，沖到高臺(tái)上所用時(shí)間t3.0 s，人和車(chē)的總質(zhì)量m1.8102 kg，臺(tái)高h(yuǎn)5.0 m，摩托車(chē)的落地點(diǎn)到高臺(tái)的水平距離x10.0 m不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2.求：圖9(1)摩托車(chē)從高臺(tái)飛出到落地所用時(shí)間；(2)摩托車(chē)落地時(shí)速度的大??；(3)摩托車(chē)沖上高臺(tái)過(guò)程中克服阻力所做的功3推杯子游戲是一種考驗(yàn)游戲者心理和控制力的游戲，游戲規(guī)則是在杯子不掉下臺(tái)面的前提下，杯子運(yùn)動(dòng)得越遠(yuǎn)越好通常結(jié)果是：力度不夠，杯子運(yùn)動(dòng)得不夠遠(yuǎn)；力度過(guò)大，杯子將滑離臺(tái)面此游戲可以簡(jiǎn)化為如下物理模型：質(zhì)量為0.1 kg的空杯靜止在長(zhǎng)直水平臺(tái)面的左邊緣，現(xiàn)要求每次游戲中，在水平恒定推力作用下，沿臺(tái)面中央直線滑行x00.2 m后才可撤掉該力，此后杯子滑行一段距離停下在一次游戲中，游戲者用5 n的力推杯子，杯子沿直線共前進(jìn)了x15 m已知水平臺(tái)面長(zhǎng)度x28 m，重力加速度g取10 m/s2，試求：(1)游戲者用5 n的力推杯子時(shí)，杯子在撤掉外力后在長(zhǎng)直水平臺(tái)面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(結(jié)果可用根式表示)(2)游戲者用多大的力推杯子，才能使杯子剛好停在長(zhǎng)直水平臺(tái)面的右邊緣4如圖10所示，光滑圓弧形槽的底端b與長(zhǎng)l5 m的水平傳送帶相接，滑塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，與足夠長(zhǎng)的斜面de間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，斜面與水平面間的夾角37.cd段為光滑的水平平臺(tái)，其長(zhǎng)為1 m，滑塊經(jīng)過(guò)b、d兩點(diǎn)時(shí)無(wú)機(jī)械能損失質(zhì)量m1 kg的滑塊從高為r0.8 m的光滑圓弧形槽的頂端a處無(wú)初速度地滑下求(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，不計(jì)空氣阻力)：圖10(1)當(dāng)傳送帶不轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊在傳送帶上滑過(guò)的距離；(2)當(dāng)傳送帶以2 m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊從滑上傳送帶到第二次到達(dá)d點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t；(3)當(dāng)傳送帶以2 m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊在斜面上的最大位移課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練(限時(shí)：45分鐘)一、選擇題1下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、合外力做的功、運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的變化的說(shuō)法中正確的是 ()a運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力不為零，合外力必做功，物體的動(dòng)能一定要變化b運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力為零，則物體的動(dòng)能一定不變c運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能保持不變，則該物體所受合外力一定為零d運(yùn)動(dòng)物體所受合外力不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動(dòng)2在h高處，以初速度v0向水平方向拋出一個(gè)小球，不計(jì)空氣阻力，小球著地時(shí)速度大小為 ()av0 bv0c. d.3如圖1所示，卷?yè)P(yáng)機(jī)的繩索通過(guò)定滑輪用力f拉位于粗糙面上的木箱，使之沿斜面加速圖1向上移動(dòng)在移動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法 正確的是 ()af對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和bf對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和c木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能df對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和4子彈的速度為v，打穿一塊固定的木塊后速度剛好變?yōu)榱闳裟緣K對(duì)子彈的阻力為恒力，那么當(dāng)子彈射入木塊的深度為其厚度的一半時(shí)，子彈的速度是 ()a. b.v c. d.5剎車(chē)距離是衡量汽車(chē)安全性能的重要參數(shù)之一如圖2所示的圖線1、2分別為甲、乙兩輛汽車(chē)在緊急剎車(chē)過(guò)程中的剎車(chē)距離l與剎車(chē)前的車(chē)速v的關(guān)系曲線，已知緊急剎車(chē)過(guò)程中車(chē)與地面間是滑動(dòng)摩擦據(jù)此可知，下列說(shuō)法中正確的是 ()圖2a甲車(chē)的剎車(chē)距離隨剎車(chē)前的車(chē)速v變化快，甲車(chē)的剎車(chē)性 能好b乙車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)較大，乙車(chē)的剎車(chē)性能好c以相同的車(chē)速開(kāi)始剎車(chē)，甲車(chē)先停下來(lái)，甲車(chē)的剎車(chē)性能好d甲車(chē)的剎車(chē)距離隨剎車(chē)前的車(chē)速v變化快，甲車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)較大圖36一個(gè)小物塊沖上一個(gè)固定的粗糙斜面，經(jīng)過(guò)斜面上a、b兩點(diǎn)，到達(dá)斜面上最高點(diǎn)后返回時(shí)，又通過(guò)了b、a兩點(diǎn)，如圖3所示，關(guān)于物塊上滑時(shí)由a到b的過(guò)程和下滑時(shí)由b到a的過(guò)程，動(dòng)能的變化量的絕對(duì)值e上和e下，以及所用時(shí)間t上和t下相比較，有()ae上e下，t上e下，t上t下ce上t下 de上e下，t上 bw1cw2mv2 dw2mv2圖58汽車(chē)在水平路面上從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到t1秒末關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，到t2秒末靜止動(dòng)摩擦因數(shù)不變，其vt圖象如圖5所示，圖中w2 dp1p2圖69.如圖6所示，一個(gè)粗糙的水平轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為m的物體，物體與轉(zhuǎn)臺(tái)間用長(zhǎng)l的繩連接著，此時(shí)物體與轉(zhuǎn)臺(tái)處于相對(duì)靜止，設(shè)物體與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)突然制動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，則 ()a由于慣性和摩擦力，物體將以o為圓心、l為半徑做變速圓周運(yùn)動(dòng)，直到停止b若物體在轉(zhuǎn)臺(tái)上運(yùn)動(dòng)一周，物體克服摩擦力做的功為mg2lc若物體在轉(zhuǎn)臺(tái)上運(yùn)動(dòng)一周，摩擦力對(duì)物體不做功d物體在轉(zhuǎn)臺(tái)上運(yùn)動(dòng)圈后，停止運(yùn)動(dòng)圖710靜止在粗糙水平面上的物塊a受方向始終水平向右、大小先后為f1、f2、f3的拉力作用做直線運(yùn)動(dòng)，t4 s時(shí)停下，其vt圖象如圖7所示，已知物塊a與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，下列判斷正確的是 ()a全過(guò)程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功b全過(guò)程拉力做的功等于零c一定有f1f32f2d可能有f1f32f2二、非選擇題11如圖8所示，粗糙弧形軌道和兩個(gè)光滑半圓軌道組成翹尾巴的s形軌道光滑半圓軌道半徑為r，兩個(gè)光滑半圓軌道連接處cd之間留有很小空隙，剛好能夠使小球通過(guò)，cd之間距離可忽略粗糙弧形軌道最高點(diǎn)a與水平面上b點(diǎn)之間的高度為h.從a點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，小球沿翹尾巴的s形軌道運(yùn)動(dòng)后從e點(diǎn)水平飛出，落到水平地面上，落點(diǎn)到與e點(diǎn)在同一豎直線上b點(diǎn)的距離為s.已知小球質(zhì)量為m，不計(jì)空氣阻力，求：圖8(1)小球從e點(diǎn)水平飛出時(shí)的速度大?。?2)小球運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；(3)小球沿翹尾巴的s形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)克服摩擦力做的功復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn)一、基礎(chǔ)導(dǎo)引a知識(shí)梳理1.運(yùn)動(dòng)2.e