高考物理一轮复习第五章机械能第2讲动能定理及其应用教案.docx

第2讲动能定理及其应用知识点一动能1.定义：物体由于而具有的能.2.公式：Ek.3.单位：，1 J1 Nm1 kgm2/s2.4.标矢性：动能是，只有正值，动能与速度的方向.5.动能的变化：物体与之差，即Ek.答案：1.运动2.mv23.焦耳4.标量无关5.末动能初动能知识点二动能定理1.内容：在一个过程中合力对物体所做的功，等于物体在这个过程中.2.表达式：WEkEk2Ek1.3.物理意义：的功是物体动能变化的量度.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，也适用于做功.(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以作用.答案：1.动能的变化2. 3.合力4.(1)曲线运动(2)变力(3)分阶段(1)运动的物体具有的能量就是动能. ()(2)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. ()(3)处于平衡状态的物体动能一定保持不变. ()(4)做自由落体运动的物体，动能与下落时间的二次方成正比. ()(5)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化.()(6)物体的动能不变，所受的合外力必定为零. ()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)考点动能定理的理解1.合外力做功与物体动能的变化间的关系(1)数量关系：合外力做的功与物体动能的变化具有等量代换关系，但并不是说动能变化就是合外力做功.(2)因果关系：合外力的功是引起物体动能变化的原因.(3)量纲关系：单位相同，国际单位都是焦耳.2.标量性：动能是标量，功也是标量，所以整个动能定理是一个标量式，不存在方向的选取问题.当然动能定理也就不存在分量的表达式.例如，以相同大小的初速度不管以什么方向抛出，在最终落到地面速度大小相同的情况下，所列的动能定理的表达式都是一样的.3.相对性：高中阶段动能定理中的位移和速度必须相对于同一个参考系，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系.4.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于求恒力做功也适用于求变力做功.因使用动能定理可由动能的变化来求功，所以动能定理是求变力做功的首选.考向1对动能定理的理解典例1(多选)如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离，在此过程中 ()A.外力F做的功等于A和B动能的增量B.B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能增量C.A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功D.外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和解析A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力，对A物体运用动能定理，则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能的增量，即B对；A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B相对地的位移不等，故二者做功不等，C错；对B应用动能定理WFWFfEkB，即WFEkBWFf，就是外力F对B做的功，等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D对；由前述讨论知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不等，故A错.答案BD变式1如图所示，人用手托着质量为m的苹果，从静止开始沿水平方向运动，前进距离L后，速度为v(苹果与手始终相对静止)，苹果与手掌之间的动摩擦因数为，则下列说法正确的是()A.手对苹果的作用力方向竖直向上B.苹果所受摩擦力大小为mgC.手对苹果做的功为mv2D.苹果对手不做功答案：C解析：苹果受手的支持力FNmg、静摩擦力Ff，合力即手对苹果的作用力，方向斜向上，A错误；苹果所受摩擦力为静摩擦力，不等于mg，B错误；由动能定理可得，手对苹果的静摩擦力做的功Wmv2，C正确；苹果对手做负功，D错误.考向2应用动能定理求变力做功典例2(2015海南卷)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，对轨道的正压力为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.mgRB.mgRC.mgRD.mgR解析在Q点质点受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，两力的合力充当向心力，所以有FNmgm，FN2mg，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为mgR，C正确.答案C变式2(2015新课标全国卷)如图所示，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()A.WmgR，质点恰好可以到达Q点B.WmgR，质点不能到达Q点C.WmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离D.WmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离答案：C解析：设质点到达N点的速度为vN，在N点质点受到轨道的弹力为FN，则FNmg，已知FNFN4mg，则质点到达N点的动能为EkNmvmgR.质点由开始至N点的过程，由动能定理得mg2RWfEkN0，解得摩擦力做的功为WfmgR，即克服摩擦力做的功为WWfmgR.设从N到Q的过程中克服摩擦力做功为W，则W0时动能增加，当W0时，末动能大于初动能，动能增加，当W0时，末动能小于初动能，动能减少，故C正确；动能定理不仅适用于直线运动，也适用于曲线运动，不仅适用于恒力做功，也适用于变力做功，故D错误.2.应用动能定理求变力做功一个质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，此时轻绳与竖直方向夹角为，如图所示，则拉力F所做的功为()A.mgLcos B.mgL(1cos )C.FLsin D.FLcos 答案：B解析：从P缓慢拉到Q，由动能定理得：WFWG0(因为小球缓慢移动，速度可视为零)，即WFWGmgL(1cos ).3.变力做功的计算如图所示，质量为m的物体与水平转台间的动摩擦因数为，物体与转轴相距R，物体随转台由静止开始转动.当转速增至某一值时，物体即将在转台上滑动，此时转台开始匀速转动(设物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力).则在这一过程中摩擦力对物体做的功是()A.0B.2mgRC.2mgRD.答案：D解析：物体即将在转台上滑动但还未滑动时，转台对物体的最大静摩擦力恰好提供向心力，设此时物体做圆周运动的线速度为v，则有mg，在物体由静止到获得速度v的过程中，物体受到的重力和支持力不做功，只有摩擦力对物体做功，由动能定理得Wmv20，联立解得WmgR.4.应用动能定理解决多过程问题(多选)一物体从斜面底端以初动能E滑向斜面，返回到斜面底端的速度大小为v，克服摩擦力做的功为，若物体以初动能2E滑向斜面，则()A.返回斜面底端时的动能为EB.返回斜面底端时的动能为C.返回斜面底端时的速度大小为2vD.返回斜面底端时的速度大小为v答案：AD解析：设斜面倾角为，斜面对物体的摩擦力为f，物体以初动能E滑向斜面时，在斜面上上升的最远距离为L1，则根据动能定理，在物体沿斜面上升的过程中有GL1sin fL10E，在物体沿斜面下降的过程中有GL1sin fL1，联立解得Gsin 3f.同理，当物体以初动能2E滑向斜面时，在物体沿斜面上升的过程中有GL2sin fL202E，在物体沿斜面下降的过程中有GL2sin fL2E，联立解得EE，故A正确，B错误；由mv2，Emv2，得vv，故C错误，D正确.5.动能定理和摩擦力做功的计算如图所示，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，其距离d0.50 m.盆边缘的高度为h0.30 m.在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止开始下滑.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