高一物理动能和动能定理知识精讲.doc

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】

(一)动能:物体由于运动而具有的能叫做动能。表达式:Ek?12mv 2 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

W总??EK?EK2?EK1?1122mv2?mv1 221. 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. W合?0时,Ek2?Ek1;W合?0时,Ek2?Ek1;W合?0时,Ek2?Ek1,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,

W1?W2?W3?…??Ek,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W总?EK2?EK1(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:Fs1??mg(s1?s2)?mgh?1mv2?0

2 解得:v?52 m/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. mglcosθ B. Flsinθ C. 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:WF?mgl(1?cos?)?0-0 ∴ WF?mgl(1?cos?),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)(v?

。 2gl(1?cos?),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/s)求

2

用心 爱心 专心

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4