2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 動能定理應(yīng)用歸類復(fù)習(xí)教案.doc

2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 動能定理應(yīng)用歸類復(fù)習(xí)教案 動能定理是高中物理教學(xué)中用能量觀點分析力學(xué)問題常見的基本規(guī)律之一，也是高考中的高頻考點知識，近幾年來，高考試題注重將動能定理與牛頓運動定律、曲線運動、機械能、能量守恒定律、電磁學(xué)等知識相結(jié)合，綜合考查考查學(xué)生的分析、推理、綜合應(yīng)用能力，試題具有過程復(fù)雜、難度較大、能力要求高的特點，。一、動能與其他形式能的綜合 例題一、（xx年廣東理基）一個25kg的小孩從高度為3.0m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時的速度為2.0ms。取g10ms2，關(guān)于力對小孩做的功，以下結(jié)果正確的是（ ）A合外力做功50J B阻力做功500JC重力做功500JD支持力做功50J解析：小孩在下滑過程中受重力、斜面的支持力、摩擦力，其中重力做正功，支持力不做功，摩擦力做負(fù)功，物體的初動能為，末運動能為，物體動能的變化為 =50J，由動能定理有，合力做的功為W=50J，而 故Wf=-700J.正確答案為A。此題中熏力做正功750J，重力勢能減少了750J，摩擦力做負(fù)功700J，機械能減少了700J，合力做功50J，動能增加了50J。 點評：abE功是能量轉(zhuǎn)化的量度，物體動能發(fā)生變化則一定有力對物體做了功。動能定理應(yīng)用中求合力的功及確定物體初末狀態(tài)的動能是關(guān)鍵。解題時要巧妙地運用好功能關(guān)系、能量守恒定律，同時注意把動能的變化，重力勢能的變化，機械能的變化，電勢能的變化與相應(yīng)力做功的關(guān)系區(qū)別開來。 例題二、（05天津卷）一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖中虛線所示，電場方向豎直向下。若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為（ ）動能減小 電勢能增加動能和電勢能之和減小 重力勢能和電勢能之和增加 解析：解答 油滴受到重力和電場力，由油滴的運動軌跡可以判斷油滴的合外力豎直向上，電場力大于重力。電場力做正功，電勢能減??；重力做負(fù)功，重力勢能增加；動能增加?？偰芰渴鞘睾愕模亓菽茉龃?，所以動能和電勢能之和減少?？偰芰渴鞘睾愕模瑒幽茉黾?，所以重力勢能和電勢能之和減小。故選C。二、動能定理分析多過程問題 例題一、（xx年全國卷）以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物塊。假定物塊所受的空氣阻力f大小不變。已知重力加速度為g，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率分別為（ ）A、和 B、和C、和 D、和解析:上升的過程中，重力做負(fù)功，阻力f做負(fù)功，由動能定理得，求返回拋出點的速度由全程使用動能定理重力做功為零，只有阻力做功為： 解得： A正確 點評：對多過程問題可采用分段法和整段法處理,解題時應(yīng)活處理,通常用整段法解題往往比較簡潔。用動能定理分析多過程問題，關(guān)鍵是對研究對象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析及運動過程分析，并畫出物體運動過程的示意圖，通過示意圖幫助我們理解物理過程和各量關(guān)系，有些力在物體運動全過程中不是始終存在的，在計算外力做功時更應(yīng)引起注意。 例題二、（xx年四川卷）如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點處有一正點電荷，帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點沿斜面上滑，到達(dá)N點時速度為零，然后下滑回到M點，此時速度為v2（v2v1）。若小物體電荷量保持不變，OMON，則（ ）A小物體上升的最大高度為B從N到M的過程中，小物體的電勢能逐漸減小C從M到N的過程中，電場力對小物體先做負(fù)功后做正功D從N到M的過程中，小物體受到的摩擦力和電場力均是先增大后減小解析：設(shè)斜面傾角為、上升過程沿斜面運動的最大距離為L。因為OMON，則MN兩點電勢相等，小物體從M到N、從N到M電場力做功均為0。上滑和下滑經(jīng)過同一個位置時，垂直斜面方向上電場力的分力相等，則經(jīng)過相等的一小段位移在上滑和下滑過程中電場力分力對應(yīng)的摩擦力所作的功均為相等的負(fù)功，所以上滑和下滑過程克服電場力產(chǎn)生的摩擦力所作的功相等、并設(shè)為W1。在上滑和下滑過程，對小物體，應(yīng)用動能定理分別有：mgLsinmgLcosW1mgLsinmgLcosW1，上兩式相減可得Lsin，A對；由OMON，可知電場力對小物體先作正功后作負(fù)功，電勢能先減小后增大，BC錯；從N到M的過程中，小物體受到的電場力垂直斜面的分力先增大后減小，而重力分力不變，則摩擦力先增大后減小，在此過程中小物體到O的距離先減小后增大，根據(jù)庫侖定律可知小物體受到的電場力先增大后減小，D對。答案：AD.三、動能定理分析變力功問題例題一、(xx年湖北黃岡模擬)如圖所示，一個質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)給環(huán)一個向右的初速度v0，如果在運動過程中還受到一個方向始終豎直向上的力F的作用，已知力F的大小為Fkv(k為常數(shù)，v為環(huán)的運動速度)，則環(huán)在整個運動過程中克服摩擦力所做的功(假設(shè)桿足夠長)可能為( ) A、 B、0 C、 D、 解析：當(dāng)mgkv0時，即v0時，環(huán)在運動過程中，v減少，F(xiàn)減少，f減少到mg=kv時，環(huán)作勻速運動，Wf=,環(huán)克服摩擦力所做的功為；當(dāng)mg=kv0時，即v0=時,環(huán)作勻速運動，Wf=0，環(huán)克服摩擦力所做的功為零；當(dāng)mg>kv0時，即v0<時，環(huán)在運動過程中，環(huán)一直作勻減速運動，環(huán)克服摩擦力所做的功為Wf= 點評：用動能定理分析變力的功時要注意弄清物體始末兩個狀態(tài)的速度，以及在中間過程中其他力對物體做的功 例題二、如圖所示為汽車在水平路面上啟動過程中的速度圖象，oa為過原點的傾斜直線，ab段表示以額定功率行駛時的加速階段，bc段是與ab段相切的水平直線，則下述說法正確的是( ) A、0t1時間內(nèi)汽車做勻加速運動且功率恒定 B、t1t2時間內(nèi)汽車牽引力做功為(mvmv)/2 C、t1t2時間內(nèi)的平均速度為(v1v2)/2 D、在全過程中t1時刻的牽引力及其功率都是最大值， t2t3時間內(nèi)牽引力最小 解析：發(fā)動機的輸出功率P恒定時，據(jù)P = FV可知v變化，牽引力F就會發(fā)生變化，阻力恒定，加速度a也發(fā)生變化，上述各物理量隨時間變化的規(guī)律如下圖所示。四、動能定理分析連結(jié)體問題 例題一、如圖所示,mA=4kg,mB=1kg,A與桌面間的動摩擦因數(shù)=0.2,B與地面間的距離s=0.8m,A、B間繩子足夠長，A、B原來靜止，求：（1）B落到地面時的速度為多大；（2）B落地后,A在桌面上能繼續(xù)滑行多遠(yuǎn)才能靜止下來。（g取10m/s2） 解析：以A、B物體構(gòu)成的系統(tǒng)為對象，B物體所受重力mBg做正功,mA物體所受的摩擦力對系統(tǒng)做負(fù)功，由動能定理得：設(shè)B物體落地后A物體能滑行的距離為S,則根據(jù)動能定理得： 點評：在連結(jié)體問題中，若不涉及常系統(tǒng)內(nèi)的相互作用時，常以整體為研究對象求解，對系統(tǒng)應(yīng)用動能定理列式時要特別注意防止遺漏系統(tǒng)內(nèi)物體的動能。這類問題也可以運用隔離法選擇研究對象，運用牛頓運動定律求解，但解題過程一般比較復(fù)雜，而運用功能原理求解時則就顯得簡單多了。 例題二、(xx上海)如圖，在豎直向下，場強為E的勻強電場中，長為的絕緣輕桿可繞固定軸O在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動，兩個小球A、B固定于桿的兩端，A、B的質(zhì)量分別為m1和m2 (m1<m2 )，A帶負(fù)電，電量為q1，B帶正電，電量為q2。桿從靜止開始由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置，在此過程中電場力做功為 ，在豎直位置處兩球的總動能為 。 解析：電場力對、都做正功，電場力所作總功，重力所做總功，根據(jù)動能定理，豎直位置處兩球的總動能。五、動能定理分析相互作用問題 例題一：如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運動.已知當(dāng)子彈相對木塊靜止時，木塊前進(jìn)距離L，子彈進(jìn)入木塊的深度為s.若木塊對子彈的阻力Ff視為恒定，則下列關(guān)系式中正確的是（ ） A、FfL=Mv2/2 B、Ffs=mv2/2 C、Ffs=mv02/2（Mm）v2/2 D、Ff（Ls）=mv02/2 mv2/2解析：設(shè)子彈受木塊的陰力仍Ff；子彈對木塊的作用力為，則子彈做減速運動，木塊做加速運動，最終兩者達(dá)到共同速度v。設(shè)木塊移動距離為L，子彈進(jìn)入木塊深度為s，子彈對地位移為s+ L。對木塊和子彈分別應(yīng)用動能定理，有： (1) (2) (3)由以上三式得：Ffs=mv02/2（Mm）v2/2 （4） 故正確答案為ACD。 小結(jié)：此題為相互作用問題中典型的物理模型-子彈打木塊類問題。分析這類問題常常分別以相互作用的兩個物體為研究對象，對對象進(jìn)行受力情況、運動情況，力作功情況的分析，然后分別對不同對象應(yīng)用動能定理列式求解。上述解答中（4）式的左邊是相互作用力與兩物體之間相對位移的乘積，即相互作用力的總功；右邊是系統(tǒng)相互作用前后的動能變化。它表明，系統(tǒng)在不受外力作用時，在相互作用過程中，相互作用力做的總功剛好等于系統(tǒng)動能的變化（轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能）。相互作用力總功為正功，系統(tǒng)動能增加；相互作用力總功為負(fù)，系統(tǒng)動能減少；相互作用力總功為零，系統(tǒng)動能不變 例題二、（xx年湖南省12校聯(lián)考）如圖所示，水平傳送帶由電動機帶動，并始終保持以速度v勻速運動.現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊無初速地放在傳送帶的左端，經(jīng)過時間f物塊保持與傳送帶相對靜止.設(shè)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，對于這一過程，下列說法正確的是（ ） A、摩擦力對物塊做的功為 B、傳送帶克服摩擦力做的功為 C、系統(tǒng)摩擦生熱為 D、電動機多做的功為 解析：物塊在傳送帶上由釋放到相對靜止所用時間：，摩擦力對物塊做的功為，電動機做的功為，系統(tǒng)摩擦生勢為，物塊對傳送帶做功為，ACD項正確.六、動能定理與圖象結(jié)合問題 例題一：質(zhì)量為1kg的物體以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其動能隨位移變化的圖線如 圖所示，g取10m/s2，則以下說法中正確的是（ ） A物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5 B物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2 C物體滑行的總時間為4s D物體滑行的總時間為2.5s解析：滑行過程中，摩擦力做功等于其動能變化量，由動能定理得fs=Ek,因此摩擦力大小為2.5N。物體質(zhì)量為1kg所以物體的加速度為2.5m/s2，D錯；根據(jù)f=uFn,可知動摩擦因數(shù)為0.25，C正確；由初動能50J，所以初速度為10m/s，末速度為零，所以平均速度為5m/s，B錯；由t=vt/a=10/2.5=4s,A錯。 點評：動能定理與圖象相結(jié)合的試題，綜合信息強，這類題對考生的能力也相對較高。此類試題常常涉及v-t,F-t等圖象，分析時應(yīng)從圖象中提取與速度，功，動能等相關(guān)的信息，然后用動能定理進(jìn)行解題。 例題二、（xx上海物理）如圖為質(zhì)量相等的兩個質(zhì)點A、B在同一直線上運動的v-t圖像，由圖可知（ ） （A）在t時刻兩個質(zhì)點在同一位置 （B）在t時刻兩個質(zhì)點速度相等 （C）在0-t時間內(nèi)質(zhì)點B比質(zhì)點A位移大 （D）在0-t時間內(nèi)合外力對兩個質(zhì)點做功相等 解析：首先，B正確；根據(jù)位移由v-t圖像中面積表示，在0-t時間內(nèi)質(zhì)點B比質(zhì)點A位移大，C正確而A錯誤；根據(jù)動能定理，合外力對質(zhì)點做功等于動能的變化，D正確；本題選BCD。本題考查v-t圖象的理解和動能定理。對D，如果根據(jù)W=Fs則難判斷。 例題三、質(zhì)量為1kg的物體靜止在光滑水平面上，從t=0時刻開始受到水平力F的作用。力F與時間t的關(guān)系如圖所示，則此物體 （ ） A前2s內(nèi)動能先增后減，2s末動能8J B從t=0s開始，每經(jīng)2s動能增加8J C前10s內(nèi)F力做功400J D每個奇數(shù)秒內(nèi)的F的平均功率比前一奇數(shù)秒內(nèi)的平均功率多32W小結(jié)：用動能定理解題是用能量觀點分析物理問題的方法之一。在研究某一物體或某一物體系受到力的持續(xù)作用而發(fā)生狀態(tài)改變時，如涉及位移和速度而不涉及時間時應(yīng)首先考慮應(yīng)用動能定理，而后考慮牛頓定律、運動學(xué)公式，如涉及加速度時，先考慮牛頓第二定律七、動能定理與生活科技結(jié)合問題 例題一、民用航空客機的機艙，除了有正常的艙門和舷梯連接，供旅客上下飛機外，一般還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機在著地后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個電氣囊構(gòu)成的斜面，機艙的人可沿該斜面滑行到地面上來，若機艙離氣囊底端的豎直高度為3.2m，氣囊所構(gòu)成斜面長度為4.0m，一個質(zhì)量為60kg的人在氣囊上滑下時所受到的阻力為240N，試求出人滑到氣囊底端的速度大小。（g取10m/s2） 解析：人沿氣囊下滑過程中，重力與阻力做功。設(shè)人受到的阻力為f，由動能定理有， 代入數(shù)據(jù)得： 此題為必修二教材課后習(xí)題，用牛頓定律也可以分析，但解題過程相對要復(fù)雜點。 例題二、（xx全國理綜）電磁軌道炮工作原理如圖所示。待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動，并與軌道保持良好接觸。電流I從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回。軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面得磁場（可視為勻強磁場），磁感應(yīng)強度的大小與I成正比。通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出?，F(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的2倍，理論上可采用的方法是（ ） A.只將軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍 B.只將電流I增加至原來的2倍 C.只將彈體質(zhì)量減至原來的一半 D.將彈體質(zhì)量減至原來的一半，軌道長度L變?yōu)樵瓉淼?倍，其它量不變解析：主要考查動能定理。利用動能定理有,B=kI解得。所以正確答案是BD。此類試題以生活科技材料為背景，試題情景新穎，物理過程與規(guī)律隱蔽性強。分析時應(yīng)從題中材料提取有效的物理信息，構(gòu)建物理模型，弄清物理過程，選擇合理的物理規(guī)律進(jìn)行解題。