《新高考物理一轮复习精品学案第6章第2讲动能定理及其应用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习精品学案第6章第2讲动能定理及其应用（含解析）（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲动能定理及其应用目标要求1.理解动能定理，会用动能定理解决一些基本问题.2.掌握解决动能定理与图像结合的问题的方法考点一动能定理的理解和基本应用1动能(1)定义：物体由于运动而具有的能量叫作动能(2)公式：Ekmv2，单位：焦耳(J).1 J1 Nm1 kgm2/s2.(3)动能是标量、状态量2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变化(2)表达式：WEkEk2Ek1mv22mv12.(3)物理意义：合力做的功是物体动能变化的量度1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()2物体在合外力作用下做变速运动时，动能一定变化()3物体的动能不
2、变，所受的合外力必定为零()4合力对物体做正功，物体的动能增加；合力对物体做负功，物体的动能减少()1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(2)动能定理既适用于恒力做功，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，也可以分阶段作用2解题流程3动能定理的优越性应用牛顿第二定律和运动学规律解题时，涉及到的有关物理量比较多，对运动过程的细节也要仔细研究，而应用动能定理解题只需考虑外力做功和初、末两个状态的动能，并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理一般情况下，由牛顿第二定律和运动学规律能够解决的问题，用动能定理也可以求解，并且更为简捷4注意事项(1)动能定
3、理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系(2)当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；也可以全过程应用动能定理求解(3)动能是标量，动能定理是标量式，解题时不能分解动能 考向1动能定理的理解例1(多选)关于动能定理的表达式WEk2Ek1，下列说法正确的是()A公式中的W为不包含重力的其他力做的总功B公式中的W为包含重力在内的所有力做的总功，也可通过以下两种方式计算：先求每个力的功，再求功的代数和，或先求合力，再求合力的功C公式中的Ek2Ek1为动能的变化量，当W0时，动能增加，当WEk，A项正确，B项错误；W克摩与Ek的大小关系不确定，
4、C、D项错误 考向2动能定理的简单计算例3如图所示，物体在距斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37.求物体能在水平面上滑行的距离(sin 370.6，cos 370.8)答案3.5 m解析对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示方法一分过程列方程：设物体滑到斜面底端时的速度为v，物体下滑阶段FN1mgcos 37，故Ff1FN1mgcos 37，由动能定理得：mgsin 37l1mgcos 37l1mv20设物体在水平面上滑行的距离为l2，摩擦力Ff2FN2mg由动能定理得：mgl20mv2联立以上各式可得l
5、23.5 m.方法二对全过程由动能定理列方程：mgl1sin 37mgcos 37l1mgl20解得：l23.5 m.例4如图所示，粗糙水平地面AB与半径R0.4 m的光滑半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上质量m1 kg的小物块在9 N的水平恒力F的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动已知xAB5 m，小物块与水平地面间的动摩擦因数为0.1，当小物块运动到B点时撤去力F，取重力加速度g10 m/s2，求：(1)小物块到达B点时速度的大小；(2)小物块运动到D点时，轨道对小物块作用力的大小答案(1)4 m/s(2)150 N解析(1)从A到B过程
6、，据动能定理可得(Fmg)xABmvB2解得小物块到达B点时速度的大小为vB4 m/s(2)从B到D过程，据动能定理可得mg2RmvD2mvB2在D点由牛顿第二定律可得FNmgm联立解得小物块运动到D点时，轨道对小物块作用力的大小为FN150 N.考点二应用动能定理求变力做功在一个有变力做功的过程中，当变力做功无法直接通过功的公式求解时，可用动能定理，W变W恒mv22mv12，物体初、末速度已知，恒力做功W恒可根据功的公式求出，这样就可以得到W变mv22mv12W恒，就可以求变力做的功了例5质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示已知物体与水平面间
7、的动摩擦因数为，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为(重力加速度大小为g)()A.mv02mg(sx) B.mv02mgxCmgs Dmg(sx)答案A解析根据功的定义式可知物体克服摩擦力做功为Wfmg(sx)，由动能定理可得W弹Wf0mv02，则W弹mv02mg(sx)，故选项A正确例6如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的压力为2mg，重力加速度大小为g.质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为()A.mgR B.mgRC.mgR D.m
8、gR答案C解析在Q点质点受到的竖直向下的重力和竖直向上的支持力的合力充当向心力，所以有FNmgm，FNFN2mg，联立解得v，下滑过程中，根据动能定理可得mgRWfmv2，解得WfmgR，所以克服摩擦力做功mgR，选项C正确考点三动能定理与图像问题的结合1解决图像问题的基本步骤(1)观察题目给出的图像，弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义(2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式(3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比，找出图线的斜率、截距、图线的交点、图与坐标轴围成的面积等所表示的物理意义，分析解答问题，或者利用函数图线上的特
9、定值代入函数关系式求物理量2图像所围“面积”和图像斜率的含义 考向1Ekx(Wx)图像问题例7(2019全国卷17)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()A2 kg B1.5 kg C1 kg D0.5 kg答案C解析法一：特殊值法画出运动示意图设该外力的大小为F，据动能定理知AB(上升过程)：(mgF)hEkBEkABA(下落过程)：(mgF)hEkAEkB整理以上两式并代入数据得物体的质量m1 kg，选项
10、C正确法二：写表达式根据斜率求解上升过程：(mgF)hEkEk0，则Ek(mgF)hEk0下落过程：(mgF)hEkEk0，则Ek(mgF)hEk0，结合题图可知mgF N12 N，mgF N8 N联立可得m1 kg，选项C正确 考向2Fx图像与动能定理的结合例8(多选)在某一粗糙的水平面上，一质量为2 kg的物体在水平恒定拉力的作用下做匀速直线运动，当运动一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图中给出了拉力随位移变化的关系图像已知重力加速度g取10 m/s2.根据以上信息能精确得出或估算得出的物理量有()A物体与水平面间的动摩擦因数B合外力对物体所做的功C物体做匀速
11、运动时的速度D物体运动的时间答案ABC解析物体做匀速直线运动时，受力平衡，拉力F0与滑动摩擦力Ff大小相等，物体与水平面间的动摩擦因数为0.35，A正确；减速过程由动能定理得WFWf0mv2，根据Fx图像中图线与坐标轴围成的面积可以估算力F做的功WF，而Wfmgx，由此可求得合外力对物体所做的功，及物体做匀速运动时的速度v，B、C正确；因为物体做变加速运动，所以运动时间无法求出，D错误 考向3其他图像与动能定理的结合例9(2018江苏卷4)从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是()答案A解析小球做竖直上抛运动，设初速度为v
12、0，则vv0gt小球的动能Ekmv2，把速度v代入得Ekmg2t2mgv0tmv02，Ek与t为二次函数关系，故A正确例10(多选)放在粗糙水平地面上质量为0.8 kg的物体受到水平拉力的作用，在06 s内其速度与时间的关系图像和该拉力的功率与时间的关系图像分别如图甲、乙所示下列说法中正确的是(g取10 m/s2)()A06 s内拉力做的功为140 JB物体在02 s内所受的拉力为4 NC物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为0.5D合外力在06 s内做的功与02 s内做的功相等答案AD解析由PFv可知，物体在02 s内所受的拉力F N6 N，在26 s内所受的拉力F N2 N，B错误；拉力在06
13、 s内做的总功WFx1Fx262 J2104 J140 J，A正确；由物体在26 s内做匀速运动可知，Fmg，可求得0.25，C错误；由动能定理可知，物体所受的合外力在06 s内所做的功与02 s内所做的功均为mv240 J，D正确课时精练1.(多选)如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增大到v2时，上升高度为H，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是()A对物体，动能定理的表达式为Wmv22mv12，其中W为支持力做的功B对物体，动能定理的表达式为W合0，其中W合为合力做的功C对物体，动能定理的表达式为WmgHmv22mv12，其中W为支持力做的功D对电梯，其所受的合力做功为Mv22Mv12答案CD解析电梯上升的过程中，对物体做功的有重力mg、支持力FN，这两个力的总功(即合力做的功)才等于物体动能的增量，即W合WmgHmv22mv12，其中W为支持力做的功，A、B错误，C正确；对电梯，无论有几个力对它做功，由动能定理可知，其合力做的功一定等于其动能的增量，即Mv22Mv12，D正确2如图
