动量定理动能定理

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故弹簧存贮的弹性势能为Ep=W弹=2.3 J. ┄ ┄┄┄(1分)
(2)对小物块从A点到B点的运动过程,应用动能定理得:
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W -Ff· (L+x)=
mvB2-0 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分)
解得:vB=2 m/s.┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分) (3)小物块从B点开始做平抛运动h= gt2 ┄ ┄┄┄(2分)
字母本身含有负号.
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1.应用动能定理解题,关键是对研究对象进行准确的受
力分析及运动过程分析,并画出物体运动过程的草图, 借助草图理解物理过程和各量关系.有些力在物体运动 全过程中不是始终存在的,在计算外力做功时更应引起 注意. 2.高考对该类问题常综合各种力及平抛、圆周运动、牛 顿运动定律等知识,考查学生的理解、推理、分析综 合能力.
运动员在2 s~14 s内受到的阻力是变力,不注意这一 点,易出现克服阻力做的功Wf=Ffh=2.528×104 J的错误结
果.
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(2010· 青岛月考)如图5-2-3所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物 块受到按如图5-2-4所示规律变化的水平力F作用并向右
二、动能定理 1.内容: 力 在一个过程中对物体所做的功,等于物体在 这个过程中
动能的变化 .
mv22- mv12 .
2.表达式:W=Ek2-Ek1=
3.物理意义:动能定理指出了外力对物体所做的总功与
物体 动能变化量 之间的关系,即合外力的功是物体
动能变化
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的量度.
4.动能定理的适用条件 (1)动能定理既适用于直线运动,也适用于 曲线运动;
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1.一个质量为0.3 kg的弹性小球,在光滑水平面上以6
m/s的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,
反弹后的速度大小与碰撞前相同,则碰撞前后小球速度 变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为
(
)
A.Δv=0 C.W=1.8 J B.Δv=12 m/s D.W=10.8 J
作用,其动能随位移变化的图线
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一、动能 1.定义:物体由于 运动而具有的能. 2.公式:Ek= mv2 .
3.单位: J ,1 J=1 N· m=1 kg· m2/s2. 4.矢标性:动能是 标量 ,只有正值.
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动能是状态量,其表达式中的v是瞬时速度,但
动能的变化量是过程量.
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(3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程,既可分段考 虑,也可整个过程考虑.但求功时,有些力不是全过程
都作用的,必须根据不同的情况分别对待求出总功.
(4)应用动能定理时,必须明确各力做功的正、负.当一个
力做负功时,可设物体克服该力做功为W,将该力做功表
达为—W,也可以直接用一字母表示该力做功,使其
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A.0.50 m
C.0.10 m
B.0.25 m
D. 0
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解析:设小物块在BC面上运动的路程为s.由动能定理知:
μmgs=mgh,则s=
因为d=0.5 m,则 故小物块停在B点. 答案:D
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m=3 m
=6
(2008· 上海高考)总质量为80 kg的跳伞运动员从
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(3)明确研究对象在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2; (4)列出动能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解题方
程,进行求解.
2.注意的问题
(1)动能定理的研究对象是单一物体,或者是可以看做单一
物体的物体系统.
(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式.当题目
中涉及到位移时可优先考虑动能定理;处理曲线运动中 的速率问题时也要优先考虑动能定理.
运动,第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5 s末物块
刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ
=0.2,求(g取10 m/s2):
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(1)A与B间的距离; (2)水平力F在5 s内对物块所做的功.
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[思路点拨] A与B间的距离与物块在后2 s内的位移大小相
B.第二过程的动能增量是第一过程的动能增量的3倍
C.第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功
D.第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的 2倍
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解析:由题意知,A选项正确.由动能定理知W1= W2= m(2v)2- mv2=
3 mv22 ,故B正确,
mv2,
C、D错. 答案:AB
的综合信息强,要求学生的能力也相对较高,使高考命
题与新课标的要求靠得更紧密一些,是近年高考命题的 基本趋势.
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1.质量为m的物体在水平力F的作用下由静止开始在光滑
地面上运动,前进一段距离之后速度大小为v,再前进
一段距离使物体的速度增大为2v,则 ( )
A.第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量
1 2
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解析:物体与手掌之间的摩擦力是静摩擦力,静摩擦力在 零与最大值μmg之间取值,不一定等于μmg.在题述过程中,
只有静摩擦力对物体做功,根据动能定理,摩擦力对物体
做的功W= 答案:D mv2.D项正确.
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4.质量为1 kg的物体以某一初速度在
水平面上滑行,由于摩擦阻力的
得WF=WF1+WF2.
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(16分)(2010· 湛江模拟)如图5-2-6所示,一条轻质 弹簧左端固定在竖直墙面上,右端放一个可视为质点的小物 块,小物块的质量为m=1.0 kg,当弹簧处于原长时,小物块 静止于O点,现对小物块施加一个外力F,使它缓慢移动,将 弹簧压缩至A点,压缩量为x=0.1 m,在这一过程中,所用
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[思路点拨] 解答本题时应注意以下三点: (1)运动员在前2 s内做匀加速直线运动,阻力恒定;
(2)v-t图象与t轴所围的面积表示运动员下落的高度;
(3)2 s~14 s内阻力是变力.
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[课堂笔记] (1)从图中可以看出,在t=2 s内运动员做匀加速 运动,其加速度大小为
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3.动能定理应用广泛,直线运动、曲线运动、恒力做功、 变力做功、同时做功、分段做功等各种情况均适用.
4.动能定理既适用于一个持续的过程,也适用于分段过
程的全过程.
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动能定理说明了外力对物体所做的总功和动能变化 间的一种因果关系和数量关系,不可理解为功转变成了 物体的动能.
等;水平力F为变力,求功时应使用动能定理,注意选取 研究过程.
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[课堂笔记]
(1)在3 s~5 s内物块在水平恒力F作用下由B点匀
加速运动到A点,设加速度为a,A与B间的距离为x,则F- μmg=ma a= m/s2=2 m/s2
x=
atBaidu Nhomakorabea =4 m.
即A与B间的距离为4 m.
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(3)小物块落地点与桌边B点的水平距离x′.
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[思路点拨] 解答本题时应注意以下三点: (1)F-x图象与x轴所围面积为变力F做的功; (2)弹簧存贮的弹性势能对应弹簧的弹力所做的负功的值; (3)F-x图象中x=0时对应F的含义.
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[解题样板]
(1)取向左为正方向,从F-x图象中可以得出,x
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解析:取末速度的方向为正方向,则v2=6 m/s,v1=-6 m/s,速度变化Δv=v2-v1=12 m/s,A错误,B正确;小球 与墙碰撞过程中,只有墙对小球的作用力做功,由动能定
理得:W=
答案:B
mv22-
mv12=0,故C、D均错误.
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1.基本步骤 (1)选取研究对象,明确它的运动过程; (2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况:
(2)设整个过程中F做的功为WF,物块回到A点时的速度为
vA,由动能定理得:WF-2μmgx= vA2=2ax 由以上两式得WF=2μmgx+max=24 J. [答案] (1)4 m (2)24 J mvA2
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求水平力F在5 s内对物块所做的功时,也可以分段 处理:如前3 s内,WF1=μmgx,后2 s内,WF2=F2x,然后
=0时对应的F的值为小物块与桌面间的滑动摩擦力的大小, 即Ff=1.0 N. ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分) 设压缩过程中克服弹簧的弹力做功为W弹. 由动能定理得:WF-Ffx-W弹=0. ┄┄┄┄┄┄┄2分) 由F-x图象可知,WF= ×0.1 J=2.4 J. (2分)
解得:W弹=2.3 J ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(1分)
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2.某物体同时受到两个在同一直 线上的力F1、F2的作用,由静止 开始做直线运动,力F1、F2与位
移s的关系图象如图5-2-7所
示,在物体开始运动后的前4.0
图 5- 2- 7
m内,物体具有最大动能时对
应的位移是
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(
)
A.2.0 m C.3.0 m
B.1.0 m D.4.0 m
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解析:由题图知x=2.0 m时,F合=0,此前F合做正功,而 此后F合做负功,故x=2.0 m时物体的动能最大.
答案:A
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3.人用手托着质量为m的物体,从静止开始沿水平方向运
动,前进距离l后,速度为v(物体与手始终相对静止),
物体与人手掌之间的动摩擦因数为μ,则人对物体做的 功为 A.mgl C.μmgl D. ( ) B.0 mv2
离地500 m的直升机上跳下,经过2 s拉开绳索开启降落
伞.如图5-2-2所示是跳伞过程中的v-t图象,试根据 图象求:(g取10 m/s2)
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图5-2-2
(1)t=1 s时运动员的加速度和所受阻力的大小;
(2)估算14 s内运动员下落的高度及克服阻力做的功;
(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间.
a=
m/s2=8 m/s2
设此过程中运动员受到的阻力大小为Ff,根据牛顿第二定律, 有mg-Ff=ma 得Ff=m(g-a)=80×(10-8)N=160 N.
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(2)从图中由面积估算得出运动员在14 s内下落了
h=39.5×2×2 m=158 m 根据动能定理,有mgh-Wf= 所以有Wf=mgh- =(80×10×158-
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2.如图5-2-1所示,ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁 与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧,BC是水平 的,其长度d=0.50 m.盆边缘的高度为h=0.30 m.在A 处放一个质量为m的小物块并让其从静止下滑.已知盆 内侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数 为μ=0.10.小物块在盆内来回滑动,最后停下来,则停 的地点到B的距离为( )
得下落时间t=1 s ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(1分)
所以水平距离x′=vBt=2 m.┄┄┄┄┄┄┄(1分) [答案] (1)2.3 J (2)2 m/s (3)2 m
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本题以弹簧为载体,结合图象来综合考查动能、动
能定理的内容.这种综合度大,但试题并不是太复杂、
难度并不是太大的情况在高考试卷中常有出现,这类题
外力F与压缩量的关系如图5-2-5所示.然后撤去F释放小
物块,让小物块沿桌面运动,已知O点至桌边B点的距离为L
=2x,水平桌面的高为h=5.0 m,计算时可用滑动摩擦力近
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似等于最大静摩擦力.求(g取10 m/s2):
(1)在压缩弹簧的过程中,弹簧存贮的最大弹性势能;
(2)小物块到达桌边B点时速度的大小;
(2)既适用于恒力做功,也适用于 变力做功;
(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 .
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1.计算外力对物体做的总功时,应明确各个力所做功的 正负,然后求所有外力做功的代数和;求动能变化时, 应明确动能没有负值,动能的变化为末动能减去初动能. 2.位移和速度必须是相对于同一个参考系而言的,一般以 地面为参考系.
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mv2
mv2 ×80×62)J≈1.25×105 J.
(3)14 s后运动员做匀速运动的时间为 t′=
运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间为
t总=t+t′=(14+57) s=71 s.
[答案](1)8 m/s2 160 N
(2)158 m
1.25×105 J
(3)71 s
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