《备考指南 物理 》课件-第5章 第2讲

机械能及其守恒定律第五章第2讲动能定理【考纲解读】1.知道动能的概念及定义式，会比较、计算物体的动能.2.能应用动能定理解答各种常见的力学问题．栏目导航01知识梳理回顾03核心素养改造02考点各个击破04配套训练知识梳理回顾11．定义：物体由于__________而具有的能量．一动能运动

标

1．内容：在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中________________．3．理解：动能定理公式中等号表明了合外力做功与物体动能的变化具有等量代换关系．合外力做功是引起物体动能变化的________．二动能定理动能的变化量

Ek2－Ek1

原因

4．适用条件(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于________．(2)既适用于恒力做功，也适用于________．(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以________作用．5．应用技巧：若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可以____________考虑，也可以__________考虑．曲线运动

变力做功

分阶段

分段

整个过程

考点各个击破21．动能定理公式中“＝”体现的“三个关系”2．“一个参考系”：高中阶段动能定理中的位移和速度应以地面或相对地面静止的物体为参考系．3．适用范围：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、各个力同时做功、分段做功均可用动能定理．考点1对动能和动能定理的理解数量关系合力的功与物体动能的变化可以等量代换单位关系国际单位都是焦耳因果关系合力做的功是物体动能变化的原因例1

如图甲所示，物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接．物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球和右侧滑轮的距离为l.开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值．现给小球施加一始终垂直于l段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60°角，如图乙所示，此时传感器装置的示数为初始值的1.25倍再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的0.6倍．不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度的大小为g.求：(1)物块的质量；(2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做的功．【答案】(1)3m

(2)0.1mgl【解析】(1)设开始时细绳的拉力大小为FT1，传感装置的初始值为F1，物块质量为M，由平衡条件得对小球，FT1＝mg， ①对物块，F1＋FT1＝Mg， ②当细绳与竖直方向的夹角为60°时，设细绳的拉力大小为FT2，传感装置的示数为F2，据题意可知，F2＝1.25F1，由平衡条件得对小球，FT2＝mgcos60°， ③对物块，F2＋FT2＝Mg， ④联立①②③④式，代入数据得M＝3m. ⑤练1

(2019年南通模拟)水平地面上的物块，在水平恒力F的作用下由静止开始运动一段距离s，物块所受摩擦力的大小为f，则物块在该过程中动能的增加量为(

)A．Fs B．fsC．(F－f)s D．(F＋f)s【答案】C【解析】物块在该过程中，恒力做功为Fs，摩擦力做功为－fs，没有其他力做功，外力对物体做的总功为W＝Fs－fs.根据动能定理可知，动能的增加量等于外力对物体所做的总功，则知动能的增加量为ΔEk＝W＝Fs－fs＝(F－f)s，选C．1．动能定理说明了合力对物体所做的功和动能变化量间的一种因果关系和数量关系．2．动能定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．3．动能定理的表达式是一个标量式，不能在某方向上应用动能定理．1．利用动能定理解题的基本步骤(1)首先明确要研究的对象(一个物体或系统)，找出初、末状态(对应速度)及对应的过程．(2)正确分析运动过程中物体受到的所有外力，包括重力．(3)要弄清各个外力做功的多少和正负情况，计算时应把各已知功的正负号代入动能定理的表达式．考点2动能定理的应用(4)有些力在物体运动的全过程中不是始终存在的，导致物体的运动包含几个物理过程，物体的运动状态、受力情况等均发生变化，因而在求外力做功时，可根据不同情况求功(既可以把每段中的各力做的功求出，再求代数和；也可把每个力在全程中的功求出，再求代数和)．(5)当物体的运动是由几个物理过程所组成，又不需要研究过程的中间状态时，可以把这几个物理过程看做一个整体进行研究．2．利用动能定理解题的优点(1)动能定理是标量式，不牵涉方向问题．在解决不涉及加速度和时间的问题时，可首先考虑动能定理．(2)对多过程可全程考虑，从而避开每个运动过程的具体细节，具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点．(3)变力做功问题．在某些问题中由于力F大小的变化或方向变化，不能直接由W＝Flcosα求变力F做功的值，此时可由其做功的结果——动能的变化来求变力F所做的功．例2

(2019年莆田模拟)如图所示，轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，跨过轻质定滑轮的轻绳将P和重物Q连接起来，Q的质量M＝6m.现将P从图中A点由静止释放，P能沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时弹簧对P的弹力大小相等，已知OA与水平面的夹角θ＝53°，OB距离为L，且与AB垂直，滑轮的摩擦力不计，重力加速度为g，在P从A运动到B的过程中(

)A．Q的重力功率一直增大B．P与Q的机械能之和先增大后减小(1)求物块通过B点时对细管道的压力大小和方向；(2)当θ取何值时，小物块在EF上向上运动的位移最小？求出最小位移．1．用动能定理求解变力做功的注意要点(1)分析物体受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力．(2)找出其中恒力的功及变力的功．(3)分析物体初、末状态，求出动能变化量．(4)运用动能定理求解．2．优先考虑动能定理的典型问题(1)不涉及加速度、时间的问题．(2)有多个物理过程且不需要研究整个过程的中间状态的问题．(3)变力做功的问题．(4)含有F、l、m、v、W、Ek等物理量的力学问题．核心素养改造3动能定理与图像问题的结合1．解决物理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、图线下的面积所对应的物理意义，分析解答问题，或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量．2．图像所围“面积”的意义(1)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．(2)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．(3)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．(4)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．【答案】BD例2

(2019年湖北黄石调研)用传感器研究质量为2kg的物体由静止开始做直线运动的规律时，在计算机上得到0～6s内物体的加速度随时间变化的关系如图所示．下列说法正确的是(

)A．0～6s内物体先向正方向运动，后向负方向运动B．0～6s内物体在4s时的速度最大C．物体在2～4s时的速度不变D．0～4s内合力对物体做的功等于0～6s内合力对物体做的功【答案】D例3

如图甲所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面AB的A处连接一粗糙水平面O