高三物理一轮复习 第5章 机械能 第2节 动能定理教师用书

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺第2节动能定理考点一| 动能定理的理解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动能的变化量2表达式：WmvmvEk2Ek1.3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原因1定理中“外力”的两点理解(1)重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其他力，它们可以同时作用，也可以不同时作用(2)既可以是恒力，也可以是变力2公式中“”体现的三个关系1下列关于运动物体的合力做功和动能、速度变化的关系，正确的是()A物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化B若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零C物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化D物体的动能不变，所受的合外力必定为零C力是改变物体速度的原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，A、B错误；物体合外力做功，它的动能一定变化，速度也一定变化，C正确；物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误2在光滑水平面上，质量为2 kg的物体以2 m/s的速度向东运动，若对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是()A16 JB8 JC4 JD0C根据动能定理Wmvmv0222 J4 J，选项C正确3一个25 kg的小孩从高度为3.0 m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为2.0 m/s.g取10 m/s2，关于力对小孩做的功，以下结果正确的是() 【导学号：81370197】A合外力做功50 JB阻力做功500 JC重力做功500 JD支持力做功50 JA由动能定理可求得合外力做的功等于物体动能的变化，即Ekmv2252.02 J50 J，A选项正确；重力做功WGmgh25103.0 J750 J，C选项错误；支持力的方向与小孩的运动方向垂直，不做功，D选项错误；阻力做功W阻W合WG(50750) J700 J，B选项错误4.(加试要求)有一质量为m的木块，从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点，如图521所示如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则以下叙述正确的是()图521A木块所受的合外力为零B因木块所受的力都不对其做功，所以合外力做的功为零C重力和摩擦力的合力做的功为零D重力和摩擦力的合力为零C木块做曲线运动，速度方向变化，加速度不为零，故合外力不为零，A错；速率不变，动能不变，由动能定理知，合外力做的功为零，而支持力始终不做功，重力做正功，所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零，但重力和摩擦力的合力不为零，C对，B、D错考点二| 动能定理的应用1应用动能定理的优越性(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动(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，也可以分阶段作用2运用动能定理解决问题时，有两种思路：一种是全过程列式，另一种是分段列式3全过程列式时，涉及重力、弹簧弹力、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(3)弹簧弹力做功与路径无关(2015浙江10月学考)如图522所示为公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险质量m2.0103 kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数v136 km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l350 m、下降高度h50 m时到达“避险车道”，此时速度表示数v272 km/h.图522(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量；(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；(g取10 m/s2)(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin 170.3)【解析】(1)由Ekmvmv代入数据得Ek3.0105 J.(2)由动能定理，有mghFflmvmv代入数据得Ff2.0103 N.(3)设向上运动的最大位移为l，由动能定理，有(mg sin 173Ff)l0mv代入数据得l33.3 m.【答案】(1)3.0105 J(2)2.0103N(3)33.3 m(2016浙江10月学考)如图523所示，游乐场的过山车可能底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图2的模型倾角为45的直轨道AB、半径R10 m的光滑竖直圆轨道和倾角为37的直轨道EF，分别通过水平光滑衔接轨道BC、CE平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接EG间的水平距离l40 m，现有质量m500 kg的过山车，从高h40 m的A点静止下滑，经BCDCEF最终停在G点，过山车与轨道AB、EF的动摩擦因数均为10.2，与减速直轨道FG的动摩擦因数20.75，过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，求：图523(1)过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；(2)过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力；(3)减速直轨道FG的长度x.(已知sin 370.6，cos 370.8) 【导学号：81370198】【解析】(1)从A到B根据动能定理，得：mvmvmgh1mgcos 45代入数据得vB8 m/s，因为BC间光滑，所以vBvC8 m/s.(2)从C到D根据动能定理，得：mvmvmg2R，由向心力公式得：mgFN，联立两方程并代入数据，得FN7 000N.(3)从E到G建立动能定理，得：mvmvmg(lx)tan 371mgcos 372mgx.由于CE间光滑，所以E点的速度等于C点的速度，G点的速度为0，代入数据得x30 m.【答案】(1)8 m/s(2)7 000 N(3)30 m1解题步骤2注意事项(1)动能定理的研究对象可以是单一物体，或者是可以看作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位移和速度而不涉及时间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(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做功，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，也可以直接用字母W表示该力做功，使其字母本身含有负号1物体沿直线运动的vt关系图象如图524所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则()图524A从第1秒末到第3秒末合外力做功为4 WB从第3秒末到第5秒末合外力做功为2 WC从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75WD由动能定理W合mvmv知第1 s内Wmv2.将动能定理应用于A、B、C、D项知，D正确，A、B、C错误2.(加试要求)(2017永康模拟)如图525，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功则() 图525【导学号：81370199】AWmgR，质点恰好可以到达Q点BWmgR，质点不能到达Q点CWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离DWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离C根据动能定理得P点动能EkPmgR，经过N点时，由牛顿第二定律和向心力公式可得4mgmgm，所以N点动能为EkN，从P点到N点根据动能定理可得mgRWmgR，即克服摩擦力做功W.质点运动过程，半径方向的合力提供向心力，即FNmgcos mam，根据左右对称，在同一高度处，由于摩擦力做功导致在右边圆形轨道中的速度变小，轨道弹力变小，滑动摩擦力FfFN变小，所以摩擦力做功变小，那么从N到Q，根据动能定理，Q点动能EkQmgRWmgRW，由于W，所以Q点速度仍然没有减小到0，会继续向上运动一段距离，C正确3(加试要求)如图526所示，质量为m的小球用长为L的轻质细线悬于O点，与O点处于同一水平线上的P点处有一个光滑的细钉，已知OP，在A点给小球一个水平向左的初速度v0，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B.则：图526 (1)小球到达B点时的速率？(2)若不计空气阻力，则初速度v0为多少？(3