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    2023版高考物理一轮总复习专题5机械能第2讲动能动能定理课件

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    2023版高考物理一轮总复习专题5机械能第2讲动能动能定理课件

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    这是一份2023版高考物理一轮总复习专题5机械能第2讲动能动能定理课件,共54页。PPT课件主要包含了答案AB,答案B,答案BC,答案A,答案ABD,答案C等内容,欢迎下载使用。
    必 备 知 识·深 悟 固 基
    一、动能1.定义:物体由于________而具有的能.2.表达式:Ek=________.3.单位: ________,1 J=1 N·m=1 kg·m2/s2.4.矢标性:______量.5.瞬时性:v是瞬时速度.6.相对性:物体的动能相对于不同的参考系一般不同.
    二、动能定理1.内容:力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的________.2.表达式:W=Ek2-Ek1=_________________.3.适用范围(1)动能定理既适用于直线运动,也适用于________运动.(2)既适用于恒力做功,也适用于________做功.(3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以不同时作用.
    (1)一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变化.(2)如果物体所受的合外力为零,那么合外力对物体做功一定为零.(3)物体的动能不变,所受的合外力不一定为零.
    2.[对动能定理的理解]滑雪运动深受人民群众喜爱.如图所示,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中(  )A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变【答案】C 
    【解析】运动员从A点滑到B点的过程中速率不变,则运动员做匀速圆周运动,其所受合外力指向圆心,A错误;如图所示,运动员受到的沿圆弧切线方向的合力为零,即Ff=mgsin α,下滑过程中α减小,sin α变小,故摩擦力Ff变小,B错误;由动能定理知,运动员匀速率下滑动能不变,合外力做功为零,C正确;运动员下滑过程中动能不变,重力势能减小,机械能减小,D错误.
    3.[动能定理应用]在足球赛场上,某运动员用力踢出质量为0.4 kg的足球,使足球获得10 m/s的速度,踢球时运动员对球的平均作用力为200 N,球在场地上滚了20 m,则该运动员对足球做的功是(  )A.4 J    B.20 JC.4 000 J   D.条件不足,无法确定【答案】B 
    关 键 能 力·突 破 要 点
    考点1 动能定理与应用 [基础考点]
    (3)合力对物体做正功,即W>0,ΔEk>0,表明物体的动能增大;合力对物体做负功,即W<0,ΔEk<0,表明物体的动能减小.(4)动能定理说明力对物体做功是引起物体动能变化的原因,合外力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程,转化了多少由合外力做了多少功来度量.
    2.用动能定理求解变力功的步骤(1)分析物体受力情况,确定力是恒力还是变力.(2)找出其中恒力的功及变力的功.(3)运用动能定理求解.
    例1 (2021年全国卷Ⅱ)(多选)一篮球质量为m=0.6 kg,一运动员使其从距地面高度为h1=1.8 m处由静止自由落下,反弹高度为h2=1.2 m.若使篮球从距地面h3=1.5 m的高度由静止下落,并在开始下落的同时向下拍球,球落地后反弹的高度也为1.5 m.假设运动员拍球时对球的作用力为恒力,作用时间为t=0.2 s;该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变.重力加速度大小g取10 m/s2,不计空气阻力.求:(1)运动员拍球过程中对篮球所做的功;(2)运动员拍球时对篮球的作用力的大小.
    解:(1)第一次篮球下落的过程中由动能定理可得E1=mgh1,篮球反弹后向上运动的过程由动能定理可得0-E2=-mgh2,第二次从1.5 m的高度静止下落,同时向下拍球,篮球下落过程中,由动能定理可得W+mgh3=E3,
    [解题方略] 应用动能定理解题的步骤
    考点2 动能定理与图像综合 [能力考点]
    1.常与动能定理结合的四类图像
    2.解决物理图像问题的基本步骤
    例2 (2020年江苏卷)如图所示,一小物块由静止开始沿斜面向下滑动,最后停在水平地面上.斜面和地面平滑连接,且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数.
    该过程中,物块的动能Ek与水平位移x关系的图像是(  )
    1.(2019年全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用.距地面高度h在3 m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示.重力加速度取10 m/s2.该物体的
    质量为(  )A.2 kg  B.1.5 kg   C.1 kg  D.0.5 kg 
    【答案】C 【解析】对上升过程,由动能定理,-(F+mg)h=36 J-72 J,即F+mg=12 N;下落过程,(mg-F)h=48 J-24 J.联立两式,得到m=1 kg,F=2 N.
    考点3 动能定理在多过程中的应用 [能力考点]
    多过程中运用动能定理的注意点(1)运用动能定理时,选择合适的研究过程能使问题简化.当物体的运动过程包含几个运动性质不同的子过程时,可以选择一个、几个或全部子过程作为研究过程.(2)当选择全部子过程作为研究过程,涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时,要注意运用它们的功能特点:①重力的功取决于物体的初、末位置,与路径无关.②大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积.
    例3 (2021年山东实验中学模拟)如图所示,图甲为某种简易轨道赛车的轨道图,图乙为拼接直轨道的直板,图丙为部分轨道的简化示意图.其中OA、BC段为直轨道,由多个长为L=0.25 m的直板拼接而成;AB弧为半圆形水平弯道,其半径R0=1.0 m,它能承受的最大侧向压力为F=20 N;D为竖直平面内的圆轨道,圆轨道D的半径为R1=0.4 m.已知该赛车的额定功率为P0=100 W,赛车行驶时,可以通过遥控器控制赛车的实际功率.设赛车在水平轨道所受阻力恒为f=5 N,不计竖直圆轨道对赛车的阻力,赛车的质量为m=0.2 kg.重力加速度g取10 m/s2.
    (1)求汽车以最大速度匀速通过弯道AB时,赛车的实际功率P;(2)若BC段拼接了4块直板,某次赛车以v1=7.5 m/s的速度经过弯道,到B点后不再施加动力,求赛车最后停在轨道上的位置到B的距离x;(3)若汽车以最大速度匀速通过弯道AB,到B点后不再施加动力,要使赛车能安全通过竖直圆轨道D,则BC间最多可拼接几块直板?(圆轨道与弯道间不能直接连接)
    2.有一滑梯,高处水平台面距地面高h=1.5 m,倾斜槽倾角为37°,下端为水平槽,长度L=0.5 m,厚度不计.倾斜部分和水平部分用一忽略大小的圆弧连接,示意图如图所示,一质量为20 kg的小孩由静止从高处水平台面沿倾斜槽下滑,当滑到水平槽末端时速度大小v=2 m/s(结果保留2位小数,g取10 m/s2).
    (1)若滑梯的倾斜槽和水平槽动摩擦因数相同,求动摩擦因数的值.(2)若小孩滑到水平槽末端速度大于1 m/s时危险性较大,为了小孩能滑到水平槽且保证安全,将滑梯水平槽粗糙处理.倾斜槽的动摩擦因数与(1)问中相同,请求出水平槽处理后的动摩擦因数的取值范围.
    往复运动不用愁,动能定理来解忧
    在某些运动中,其运动过程具有重复性、往返性,而在这一过程中,描述物体的物理量多数是变化的,而重复的次数又往往是无法确定的或者是无限的,求解这类问题时若运用牛顿运动定律及运动学公式将非常烦琐,甚至无法解出.由于动能定理只要求物体的初、末状态而不考虑运动过程的细节,所以用动能定理分析这类问题可使解题过程简化.
    深 度 研 练·素 养 提 升
    例4 如图所示,ABCD为一竖直平面的轨道,其中BC水平,A点比BC高出H=10 m,BC长为l=1 m,AB和CD轨道光滑.一质量为m=1 kg的物体,从A点以v1=4 m/s的速度开始运动,经过BC后滑到高出C点h=10.3 m的D点时速度为零.(g取10 m/s2)求:(1)物体与BC轨道的动摩擦因数;(2)物体第6次经过C点时的速度;(3)物体最后停止的位置(距B点).
    1.如图所示,在一个固定盒子里有一个质量为m的滑块,它与盒子底面的动摩擦因数为μ,开始滑块在盒子中央以足够大的初速度v0向右运动,与盒子两壁碰撞若干次后速度减为零,若盒子长为L,滑块与盒壁碰撞没有能量损失,求整个过程中物体与两壁碰撞的次数.
    2.如图所示,光滑轨道槽ABCD与粗糙轨道槽GH通过光滑圆轨道EF平滑连接(D、G处在同一高度),组成一套完整的轨道,整个装置位于竖直平面内.现将一质量m=1 kg的小球从AB段距地面高h0=2 m处静止释放,小球滑上右边斜面轨道并能通过轨道的最高点E点.已知CD、GH与水平面的夹角为θ=37°,GH段的动摩擦因数为μ=0.25,圆轨道的半径R=0.4 m,E点离水平面的竖直高度为3R(E点为轨道的最高点),(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8)求:
    (1)小球第一次通过E点时的速度大小;(2)小球沿GH段向上滑行后距离地面的最大高度;(3)若小球从AB段离地面h处自由释放后,小球又能沿原路径返回AB段,试求h的取值范围.

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