2023版高考物理一轮总复习第五章第2节动能定理及其应用课件

第2节动能定理及其应用一、动能运动1.定义：物体由于________而具有的能叫动能.2.公式：Ek＝________.3.单位：焦耳，1J＝1kg·m2/s2.4.性质：动能是标量，是状态量，与v瞬时对应.内容合外力在一个过程中对物体所做的功等于物体动能的变化表达式W＝ΔEk＝____________________对定理的理解W>0，物体的动能________W<0，物体的动能________W＝0，物体的动能不变二、动能定理增加减少适用条件(续表)

(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，也可以不同时作用【基础自测】1.判断下列题目的正误.(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)动能不变的物体一定处于平衡状态.()(3)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.()(4)物体在合外力作用下做变速运动时，动能一定变化.())(5)物体的动能不变，所受的合外力必定为零.(答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×

2.质量为2kg的物体A以5m/s的速度向北运动，另一个质量为0.5kg的物体B以10m/s的速度向西运动，它们的动能分别为EkA

和EkB，则()A.EkA＝EkBB.EkA>EkBC.EkA<EkBD.因运动方向不同，无法比较动能解析：根据Ek＝12mv2

知，EkA＝25J，EkB＝25J，而且动能是标量，所以EkA＝EkB，A正确.

答案：A

3.(2021年广东深圳月考)如图5-2-1所示，将质量为m的石块从距地面h高处斜向上方抛出，石块抛出时的速度)大小为v0，不计空气阻力，石块落地时的动能为( A.mgh

图5-2-1答案：D

4.(2021年辽宁六校联考)如图5-2-2所示，在足球比赛中，某位同学获得一次点球机会，他在门前用力将足球踢出，足球以约5m/s的速度撞在球门的横梁上.已知足球质量约为0.4kg，球门横梁离地面高度约为2.5m，忽略足球受到的空气阻力，则该同学罚球时对足球做的功最接近(g取10m/s2)()图5-2-2A.5JB.15JC.30JD.100J答案：B热点1对动能定理的理解[热点归纳]1.动能与动能的变化的区别.(1)动能与动能的变化是两个不同的概念，动能是状态量，动能的变化是过程量.

(2)动能为非负值，而动能变化量有正负之分.ΔEk＞0表示物体的动能增加，ΔEk＜0表示物体的动能减少.2.对动能定理的理解.

(1)做功的过程就是能量转化的过程，动能定理表达式中的“＝”的意义是一种因果关系，是一个在数值上相等的符号.

(2)对“外力”的理解：动能定理叙述中所说的“外力”，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力.

【典题1】(多选)如图5-2-3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增加到v2时，上升高度为H，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是()图5-2-3，故AB错误，C正确；对电梯，无论有

解析：电梯上升的过程中，对物体做功的有重力mg、支持力FN，这两个力的总功才等于物体动能的增量ΔEk＝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，故D正确.

答案：CD方法技巧动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即外力对物体所做的总功，对应于物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来量度.热点2动能定理的应用[热点归纳]

1.动能定理中的位移和速度必须是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. 2.应用动能定理的关键在于对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出运动过程的草图，借助草图理解物理过程之间的关系.

3.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；当所求解的问题不涉及中间的速度时，也可以全过程应用动能定理求解，这样更简便.

4.列动能定理方程时，必须明确各力做功的正、负，确实难以判断的先假定为正功，最后根据结果加以检验.

考向1动能定理的简单应用

【典题2】(2021年黑龙江哈尔滨质检)2020年东京奥运会上，全红婵获得

10

米跳台跳水的冠军.若跳水运动员从10米高处的跳台跳下，设水的平均阻力均为运动员体重的3倍，在粗略估算中把运动员当作质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为()A.1.5mB.3.3mC.5mD.7m答案：C方法技巧动能定理的“两状态，一过程”

“两状态”即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况；“一过程”即明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息.

【迁移拓展1】(2020年云南昆明模拟)如图5-2-4所示，从高为h的斜面体ABC的顶点A抛出一个质量为m的小球(视为质点)，落在底端B点，已知接触B点前的瞬间小球的动能为Ek，取BC所在水平面为零势能参考平面，不计空气阻力，重力加速度为g，则小球被抛出时的速度大小为()图5-2-4答案：A考向2用动能定理求解变力做的功[热点归纳]应用动能定理求变力做功时应注意的问题：(1)所求的变力做的功不一定为总功，故所求的变力做的功不一定等于ΔEk.(2)合外力对物体所做的功对应物体动能的变化，而不是对应物体的动能.

(3)若有多个力做功时，必须明确各力做功的正负，待求的变力做的功若为负功，可以设克服该力做功为W，则表达式中应用－W(也可以设变力做的功为W，则字母W本身含有负号).A端，则在整个过程中，下列说法不正确的是()

【典题3】(2019

年江淮十校联考)如图5-2-5所示，木板长为L，木板B端放有质量为m的静止物体，物体与板的动摩擦因数为μ，开始时板水平，现缓慢地抬高B端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为α时小物体开始滑动，此时停止转动木板，小物体滑到木板图5-2-5...A.摩擦力对小物体做功为μmgLcosαB.支持力对小物体做功为mgLsinαC.重力对小物体做功为0D.木板对小物体做功为mgLsinα－μmgLcosα

解析：在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为α的过程中，摩擦力不做功，物块沿木板下滑过程中，摩擦力对物块做功.摩擦力为μmgcosα，则摩擦力对物块做功Wf＝－μmgLcosα，故A错误；在木板从水平位置开始转动到与水平面的夹角为α的过程中，支持力对物块做功，物块下滑的过程中，支持力不做功，设前者做功为WN，根据动能定理得：WN－mgLsinα＝0，得WN＝mgLsinα.故B正确；根据重力做功的特点可知，整个过程中，重力做功为0，故C正确；设在整个过程中，木板对物块做功为W，则W＝mgLsinα－μmgLcosα.故D正确.答案：A考向3动能定理在多过程问题中的应用[热点归纳]1.分析思路.(1)受力与运动分析：根据物体的运动过程分析物体的受力情况，以及不同运动过程中力的变化情况.(2)做功分析：根据各种力做功的不同特点，分析各种力在不同的运动过程中的做功情况.(3)功能关系分析：运用动能定理、功能关系或能量守恒定律进行分析，选择合适的规律求解.2.方法技巧.(1)“合”——整体上把握全过程，构建大致的运动图景.(2)“分”——将全过程进行分解，分析每个子过程对应的基本规律.(3)“合”——找出各子过程之间的联系，以衔接点为突破口，寻求解题最优方案.

【典题4】如图5-2-6甲所示，一群轮滑爱好者在U形池内练习轮滑.其中某位质量m＝50kg(含装备)的爱好者自由滑行(不用力蹬地)时的运动轨迹如图甲中虚线所示，图乙为示意图.AB、CD段曲面均为半径R＝6m的14光滑圆弧，且与长为l＝5m的粗糙水平面BC相切.他从A点以v0＝4m/s的速度出发，经BCD滑到高出D点hDE＝0.2m的E处返回.忽略空气阻力，g取10m/s2.求：甲乙

图5-2-6 (1)轮滑爱好者在水平面BC运动时所受的阻力大小. (2)轮滑爱好者第三次到达B点前瞬间受到曲面的支持力大小. (3)轮滑爱好者最后停止的位置离C点的距离.

解：(1)以A点为初位置，E点为末位置，由动能定理，

代入数据可得f＝60N. (2)第三次经过B点时的速度与第二次相同，以E点为初位置，B点为末位置，由动能定理，有

解得F＝4300 3N≈1.43×103

N.(3)以A点为初位置，最后停止的状态为末位置

解得在BC面上的总路程s＝170 3m≈56.7m

由于水平面BC长5m，故此处离C点的距离约为1.7m.方法技巧(1)应用动能定理求解往复运动问题时，要确定物体的初状态和最终状态.(2)重力做功与物体运动路径无关，可用WG＝mgh直接求解.

(3)滑动摩擦力做功与物体运动路径有关，其功的大小可用Wf＝－Ff·s求解，其中s为物体相对滑行的路程.

【迁移拓展2】(2021年广东惠州模拟)如图5-2-7所示，一个可视作质点的小物块自A点水平抛出，恰好落于斜面顶端C处，并且速度方向与斜面平行.物块沿斜面下滑与固定于斜面底端D处且垂直于斜面的挡板发生弹性碰撞后反向弹回，第一次恰好能返回到C点.已知BC点间距L1

＝1.2m，AB两点水平高度差H＝0.45m，CD间的长度为L2＝2516m，