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

第2讲动能、动能定理必备知识·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：________，1J＝1N·m＝1kg·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．运动焦耳标二、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．变化曲线变力(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．【答案】AB2．[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＝mgsinα，下滑过程中α减小，sinα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0.4kg的足球，使足球获得10m/s的速度，踢球时运动员对球的平均作用力为200N，球在场地上滚了20m，则该运动员对足球做的功是 (

)A．4J

B．20JC．4000J

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＝0.6kg，一运动员使其从距地面高度为h1＝1.8m处由静止自由落下，反弹高度为h2＝1.2m．若使篮球从距地面h3＝1.5m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1.5m．假设运动员拍球时对球的作用力为恒力，作用时间为t＝0.2s；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10m/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1.5m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【答案】B

【答案】BC

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v

－t图像由公式x＝vt可知，v

－t图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移a－t图像由公式Δv＝at可知，a－t图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量F－x图像由公式W＝Fx可知，F－x图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功P－t图像由公式W＝Pt可知，P－t图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功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 (

)【答案】A

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3m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10m/s2．该物体的质量为 (

)A．2kg

B．1.5kg

C．1kg

D．0.5kg

【答案】C

【解析】对上升过程，由动能定理，－(F＋mg)h＝36J－72J，即F＋mg＝12N；下落过程，(mg－F)h＝48J－24J．联立两式，得到m＝1kg，F＝2N．【答案】ABD

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＝0.25m的直板拼接而成；AB弧为半圆形水平弯道，其半径R0＝1.0m，它能承受的最大侧向压力为F＝20N；D为竖直平面内的圆轨道，圆轨道D的半径为R1＝0.4m．已知该赛车的额定功率为P0＝100W，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＝5N，不计竖直圆轨道对赛车的阻力，赛车的质量为m＝0.2kg．重力加速度g取10m/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＝7.5m/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)【答案】C

2．有一滑梯，高处水平台面距地面高h＝1.5m，倾斜槽倾角为37°，下端为水平槽，长度L＝0.5m，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20kg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＝2m/s(结果保留2位小数，g取10m/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1m/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＝10m，BC长为l＝1m，AB和CD轨道光滑．一质量为m＝1kg的物体，从A点以v1＝4m/s的速度开始运动，经过BC后滑到高出C点h＝10.3m的D点时速度为零．(g取10m/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＝1kg的小球从AB段距地面高h0＝2m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