高考物理一轮复习讲义第6章第2课时 动能定理及其应用(2份打包,原卷版+教师版)
展开考点一 动能定理的理解和基本应用
1.动能
(1)定义:物体由于运动而具有的能量叫作动能。
(2)公式:Ek=__________。
(3)单位:焦耳,1 J=1 N·m=1 kg·m2/s2。
(4)标矢性:动能是标量,动能与速度方向无关。
2.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____________________。
(2)表达式:W合=ΔEk=________________。
(3)物理意义:__________的功是物体动能变化的量度。
说明:(1)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。
(2)动能是标量,动能定理是标量式,解题时不能分解动能。
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.物体在合外力作用下做变速运动时,动能一定变化。( )
3.物体的动能不变,所受的合外力必定为零。( )
4.合力对物体做正功,物体的动能增加;合力对物体做负功,物体的动能减少。( )
例1 (2021·河北卷·6)一半径为R的圆柱体水平固定,横截面如图所示,长度为πR、不可伸长的轻细绳,一端固定在圆柱体最高点P处,另一端系一个小球,小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时,绳刚好拉直,将小球从Q点由静止释放,当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时,小球的速度大小为(重力加速度为g,不计空气阻力)( )
A.eq \r(2+πgR) B.eq \r(2πgR)
C.eq \r(21+πgR) D.2eq \r(gR)
例2 (多选)(2021·全国甲卷·20)一质量为m的物体自倾角为α的固定斜面底端沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为Ek,向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能为eq \f(Ek,5)。已知sin α=0.6,重力加速度大小为g。则( )
A.物体向上滑动的距离为eq \f(Ek,2mg)
B.物体向下滑动时的加速度大小为eq \f(g,5)
C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5
D.物体向上滑动所用的时间比向下滑动的时间长
应用动能定理的解题流程
考点二 应用动能定理求变力的功
例3 (多选)(2023·广东卷·8)人们用滑道从高处向低处运送货物。如图所示,可看作质点的货物从eq \f(1,4)圆弧滑道顶端P点静止释放,沿滑道运动到圆弧末端Q点时速度大小为6 m/s。已知货物质量为20 kg,滑道高度h为4 m,且过Q点的切线水平,重力加速度取10 m/s2。关于货物从P点运动到Q点的过程,下列说法正确的有( )
A.重力做的功为360 J
B.克服阻力做的功为440 J
C.经过Q点时向心加速度大小为9 m/s2
D.经过Q点时对轨道的压力大小为380 N
例4 质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动,起始点A与一轻弹簧O端相距s,如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短,物体克服弹簧弹力所做的功为(重力加速度大小为g)( )
A.eq \f(1,2)mv02-μmg(s+x) B.eq \f(1,2)mv02-μmgx
C.μmgs D.μmg(s+x)
在一个有变力做功的过程中,当变力做功无法直接通过功的公式求解时,可用动能定理W变+W恒=eq \f(1,2)mv22-eq \f(1,2)mv12,若物体初、末速度已知,恒力做功W恒可根据功的公式求出,则W变=eq \f(1,2)mv22-eq \f(1,2)mv12-W恒。
考点三 动能定理与图像结合的问题
图像与横轴所围“面积”或图像斜率的含义
例5 (2024·江苏南通市检测)A、B两物体的质量之比mA∶mB=1∶4,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其v-t图像如图所示。此过程中,A、B两物体受到的摩擦力做的功之比WA∶WB和A、B两物体受到的摩擦力之比FA∶FB分别是( )
A.WA∶WB=1∶2 B.WA∶WB=4∶1
C.FA∶FB=1∶2 D.FA∶FB=4∶1
例6 (2021·湖北卷·4)如图(a)所示,一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑,运动过程中摩擦力大小f恒定,物块动能Ek与运动路程s的关系如图(b)所示。重力加速度大小取10 m/s2,物块质量m和所受摩擦力大小f分别为( )
A.m=0.7 kg,f=0.5 N
B.m=0.7 kg,f=1.0 N
C.m=0.8 kg,f=0.5 N
D.m=0.8 kg,f=1.0 N
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