2024版新教材高考物理全程一轮总复习第六章机械能守恒定律第2讲动能定理及其应用课件
展开课 程 标 准1.理解动能和动能定理.2.能用动能定理解释生产生活中的现象. 素 养 目 标物理观念:了解动能的概念和动能定理的内容.科学思维:会用动能定理分析曲线运动、多过程运动问题.
走进生活如图所示为一滑梯的实物图,滑梯的斜面段长度L=5.0 m,高度h=3.0 m,为保证小朋友的安全,在水平面铺设安全地垫.水平段与斜面段底部
平滑连接,小朋友在连接处速度大小不变.某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下,经斜面底端后水平滑行一段距离,停在水平地垫上.已知小朋友质量为m=20 kg,小朋友在斜面上受到的平均阻力f1=88 N,在水平段受到的平均阻力f2=100 N.取重力加速度g=10 m/s2(1)小朋友在下滑过程中,重力做功600 J.( )(2)小朋友在斜面上滑下的过程中克服摩擦力做的功为440 J.( )(3)小朋友滑到斜面底端时的动能为160 J.( )(4)小朋友在斜面上滑下的过程中合外力做功为0.( )(5)为使小朋友不滑出水平地垫,地垫的长度至少为1.6 m.( )(6)在斜面、水平面整个运动过程中合外力对小朋友做功为0.( )
考点一 动能、动能定理的理解1.动能与动能变化的区别(1)动能与动能的变化是两个不同的概念,动能是状态量,动能的变化是过程量.(2)动能没有负值,而动能变化量有正负之分.ΔEk>0表示物体的动能增加,ΔEk<0表示物体的动能减少.
2.对动能定理的理解做功的过程就是能量转化的过程,动能定理表达式中“=”的意义是一种因果关系在数值上相等的符号.
针 对 训 练1.甲、乙两物体的质量分别用m甲、m乙表示,甲、乙两物体的速度大小分别用v甲、v乙表示,则下列说法正确的是( )A.如果m乙=2m甲,v甲=2v乙,则甲、乙两物体的动能相等B.如果m甲=2m乙,v乙=2v甲,则甲、乙两物体的动能相等C.如果m乙=2m甲,v乙=2v甲,则甲、乙两物体的动能相等D.如果m甲=m乙,v甲=v乙,两物体的速度方向相反,此时两物体的动能相等
考点二 动能定理的应用应用动能定理的注意事项(1)方法的选择:动能定理往往用于单个物体的运动过程,由于不涉及加速度及时间,比动力学方法要简捷.(2)过程的选择:物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程),此时可以分段应用动能定理,也可以对全过程应用动能定理.如果对整个过程应用动能定理,往往能使问题简化.(3)规律的应用:动能定理表达式是一个标量式,在某个方向上应用动能定理是没有依据的.
考向1 动能定理解决直线运动问题例1 [2023·山东省实验中学模拟]2022年4月16日9时56分,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆.如图所示,若返回舱在离地面约6 000 m的高空打开主伞(降落伞),在主伞的作用下返回舱速度从80 m/s降至10 m/s,此后可视为匀速下降,当返回舱在距离地面1 m时启动反推发动机,速度减至2 m/s后恰好落到地面上.设主伞所受的空气阻力为f=kv,其中k为定值,v为速率,其余阻力不计.已知返回舱(含航天员,后同)总质量为3 000 kg,主伞的质量忽略不计,忽略返回舱质量的变化,重力加速度g取10 m/s2,设全过程为竖直方向的运动.
(1)在主伞打开后的瞬间,求返回舱的加速度大小.(2)若在反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态,求反推发动机在该过程中对返回舱做的功.
考向2 动能定理解决曲线运动问题例2 [2023·湖北高三联考]在北京2022年冬奥会上,中国运动员获得自由式滑雪女子大跳台项目金牌,这是中国女子雪上项目第一个冬奥会冠军.赛道主要由助滑道、起跳台、着陆坡、停止区组成,如图所示.在某次训练中,运动员经助滑道加速后自起跳点C以大小为vC=15 m/s的速度沿着与水平方向成α=37°角的方向飞起,完成空中动作后,落在着陆坡上的E点,后沿圆弧轨道EF自由滑行通过最低点F,进入水平停止区后调整姿势匀减速滑行L=45 m后速度减为零.
考向3 动能定理解决多过程问题多过程问题包含多个子过程,这几个子过程的运动性质可以相同也可以不同,子过程中可以有直线上的不同运动,也可以有曲线上的不同运动,如匀速直线运动、匀变速直线运动、圆周运动、抛体运动、往复运动等. 此类题型涉及知识内容比较多,综合性强,对考生的能力要求也较高.
(1)若释放点距B点的长度l=0.7 m,求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小;(2)设释放点距B点的长度为lx,求滑块第1次经F点时的速度v与lx之间的关系式;(3)若滑块最终静止在轨道FG的中点,求释放点距B点长度lx的值.
考向4 动能定理解决往复运动问题1.往复运动问题:在有些问题中物体的运动过程具有重复性、往返性,而在这一过程中,描述运动的物理量多数是变化的,而且重复的次数又往往是无限的或者难以确定.2.解题策略:此类问题多涉及滑动摩擦力或其他阻力做功,其做功的特点是与路程有关,运用牛顿运动定律及运动学公式将非常繁琐,甚至无法解出,由于动能定理只涉及物体的初、末状态,所以用动能定理分析这类问题可使解题过程简化.
例4 [2023·北京东城区模拟]如图所示,在一个固定的盒子里有一个质量为m=0.1 kg的滑块,它与盒子底面间的动摩擦因数为μ=0.5,开始时滑块在盒子中央以初速度v0=2 m/s向右运动,与盒子两壁碰撞若干次后速度减为零,若盒子长L=0.1 m,滑块与盒壁碰撞过程中没有能量损失,则整个过程中与两壁碰撞的次数是( )A.3次 B.4次C.5次 D.6次
针 对 训 练3.[2023·安徽合肥二模](多选)如图所示,两相邻倾斜轨道Ⅰ和Ⅱ均与水平面平滑连接,两轨道侧视图的交叉点M距水平面的高度为h,一可视为质点的物块从轨道Ⅱ上的M处由静止释放,最终物块运动到水平面上的A处停止.已知物块与两倾斜轨道及水平面间的动摩擦因数均相同,重力加速度为g,倾斜轨道足够长.
4.[2023·山东泰安模拟]用如图所示的简化图来研究风洞实验,光滑的细杆被制成两个弯曲的四分之一圆弧AB、BC,圆弧的半径均为r,两个圆弧在同一竖直平面内,两圆弧在B点的切线竖直,A、C分别是其最低点和最高点,切线水平,一质量为m的小球(视为质点)套在细杆上,从A点由静止开始在水平向左恒定的风力作用下沿着杆向上运动,风力的大小F风=2mg,重力加速度大小为g,求:(1)小球进入圆弧BC后瞬间,在B点,杆对小球的弹力大小F;(2)小球离开圆弧到达A点的等高点E时的速度大小vE.
考点三 动能定理与图像结合问题1.解决动能定理与图像结合问题的基本步骤
2.图像中所围“面积”或斜率的意义
考向1 动能定理与Ek-x图像的综合例5 [2022·江苏卷]某滑雪赛道如图所示,滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑,经圆弧滑道起跳.将运动员视为质点,不计摩擦力及空气阻力,此过程中,运动员的动能Ek与水平位移x的关系图像正确的是( )
解析:设斜面倾角为θ,不计摩擦力和空气阻力,由题意可知,运动员在沿斜面下滑过程中,根据动能定理有Ek=mgx tan θ,即Ek=mg tan θ×x,滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑,经圆弧滑道起跳,下滑过程中开始阶段倾角θ不变,Ekx图像为一条倾斜的直线;经过圆弧轨道过程中θ先减小后增大,即图像斜率先减小后增大,所以运动员的动能Ek与水平位移x的关系图像正确的是图A.
考向3 动能定理与v-t、P-t图像的综合例7 [2023·黑龙江绥化模拟]一小车放在水平地面上,从静止开始运动,在一段时间内其速度大小与牵引力的功率随时间变化的函数关系图像分别如图甲、乙所示,地面对小车的摩擦力恒定,2 s以后小车以速率v0做匀速直线运动,对比分析两图像所给的已知信息.求:(1)2 s时小车的速率v0以及地面对小车的摩擦力大小;(2)小车在0~1 s内运动的位移大小.
解析:(1)由图甲可知,在1~2 s内,小车做匀加速直线运动,牵引力恒定设大小为F2,1 s时P2=F2v1,2 s时P3=F2v0代入图中所给的已知条件P2=200 W,P3=400 W,v1=10 m/s解得v0=20 m/s,F2=20 N设地面对小车的摩擦力大小为f,由题意和图甲、乙可知2 s以后小车以速率v0=20 m/s,功率P4=200 W做匀速直线运动,则有P4=fv0解得f=10 N.
2024届高考物理一轮复习(新教材鲁科版)第六章机械能守恒定律第2讲动能定理及其应用课件: 这是一份2024届高考物理一轮复习(新教材鲁科版)第六章机械能守恒定律第2讲动能定理及其应用课件,共60页。PPT课件主要包含了必备知识,动能的,关键能力,课时精练,基础落实练,能力综合练,答案12J,2力F的大小,答案39N等内容,欢迎下载使用。
2024版新教材高考物理全程一轮总复习第六章机械能守恒定律第1讲功与功率课件: 这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习第六章机械能守恒定律第1讲功与功率课件,共43页。PPT课件主要包含了必备知识·自主落实,关键能力·精准突破,力的方向,不做功,答案D,答案A,答案CD,答案B,答案ABD,答案ABC等内容,欢迎下载使用。
新教材适用2024版高考物理一轮总复习第5章机械能第2讲动能定理及其应用课件: 这是一份新教材适用2024版高考物理一轮总复习第5章机械能第2讲动能定理及其应用课件,共59页。PPT课件主要包含了知识梳理·双基自测,核心考点·重点突破,名师讲坛·素养提升,年高考·1年模拟,状态量,动能的变化,合外力,ABC,名师点拨等内容,欢迎下载使用。