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2022版高考物理一轮复习-第五章-机械能-第2讲-动能定理及其应用学案-新人教版.doc
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1、2022版高考物理一轮复习 第五章 机械能 第2讲 动能定理及其应用学案 新人教版2022版高考物理一轮复习 第五章 机械能 第2讲 动能定理及其应用学案 新人教版年级:姓名:- 15 -第2讲动能定理及其应用知识点1动能1定义:物体由于运动而具有的能叫动能。2公式:Ekmv2。3单位:焦耳,1 J1 Nm。4矢标性:动能是标量,只有正值。5状态量:动能是状态量,因为v是瞬时速度。知识点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动能的变化。2表达式:Wmvmv或WEk2Ek1。3物理意义:合外力的功是物体动能变化的量度。思考:(1)动能定理适用于直线运动,还适用于曲线运
2、动吗?动能定理适用于恒力做功,还适用于变力做功吗?(2)能对物体分方向列动能定理方程吗?答案(1)适用,适用(2)不能双基自测一、堵点疏通1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。()6做自由落体运动的物体,动能与时间的二次方成正比。()二、对点激活1(多选)关于动能,下列说法正确的是(AB)A公式Ekmv2中的速度v一般是物体相对于地面的速度B动能的大小由物体的质量和速率
3、决定,与物体运动的方向无关C物体以相同的速率向东和向西运动,动能的大小相等但方向不同D物体以相同的速率做匀速直线运动和曲线运动,其动能不同解析动能是标量,与速度的大小有关,而与速度的方向无关。公式中的速度一般是相对于地面的速度,故A、B正确。2(2018全国卷)如图所示,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定(A)A小于拉力所做的功B等于拉力所做的功C等于克服摩擦力所做的功D大于克服摩擦力所做的功解析木箱受力如图所示,木箱在移动的过程中有两个力做功,拉力做正功,摩擦力做负功,根据动能定理可知WFWfmv20,所以动能小于拉力做的功,故A正确,B
4、错误;无法比较动能与摩擦力做功的大小,C、D错误。核心考点重点突破HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO考点一对动能定理的理解和应用1准确理解动能定理的表达式WEk2Ek1(1)W是合力的功,不要与某个力的功混淆。(2)Ek2Ek1是末动能与初动能的差。(3)动能定理的表达式是标量式,与速度方向无关。(4)应用动能定理时,要明确针对哪个物体,哪个过程。2应用动能定理的流程3应用动能定理的注意事项(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)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
5、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。例1(2020浙江杭州二中模拟)如图所示,运动员把质量为m的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最高点高度为h,在最高点时的速度为v,不计空气阻力,重力加速度为g,下列说法正确的是(C)A运动员踢球时对足球做功为mv2B足球上升过程重力做功为mghC运动员踢球时对足球做功为mghmv2D足球上升过程克服重力做功为m
6、ghmv2解析本题考查动能定理的应用。足球被踢起后在运动过程中,只受到重力作用,只有重力做功,足球的机械能守恒,足球到达最高点时,机械能为Emghmv2,由于足球的机械能守恒,则足球刚被踢起时的机械能为Emghmv2,足球获得的机械能等于运动员对足球所做的功,因此运动员踢球时对足球做功为Emghmv2,故A错误,C正确;足球上升过程重力做功为WGmgh,足球上升过程中克服重力做功为W克mgh,故B、D错误。变式训练1(2021湖南师大附中模拟)港珠澳大桥是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程。2018年10月24日上午9时正式通车。大桥设计使用寿命120年,可抵御8级地震、16级台风、允
7、许30万吨级油轮通过。假设一艘质量为m的轮船由于失控,以速度v撞向大桥(大桥无损),最后没有反弹而停下来,事故勘察测量发现轮船迎面相撞处下凹深度d,据此估算出船对桥的平均撞击力F,关于F的表达式正确的是(A)ABCDmv解析本题考查变力做功问题。根据动能定理可得Fdmv2,解得F,故选A。考点二动能定理与图像的综合问题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
8、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。例2用传感器研究质量为2 kg的物体由静止开始做直线运动的规律时,在计算机上得到06 s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(D)A06 s内物体先向正方向运动,后向负方向运动B06 s内物体在4 s时的速度最大C物体在24 s内速度不变D04 s内合力对物体做的功等于06 s内合力对物体做的功解析at图线与横轴围成的“面积”表示速度的变化量,由题给图像可知,06 s内速度变化量为正,物体速度方向不变,物体在05 s内一直加速,5 s时速度最大,选项A,B均错误;24 s内物体的加速度不变,做匀加
9、速直线运动,选项C错误;t4 s时和t6 s时物体速度大小相等,由动能定理可知,物体在04 s内和06 s内动能变化量相等,合外力做功也相等,选项D正确。名师点拨图像所围“面积”的意义 (1)vt图:由公式xvt可知,vt图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移。(2)at图:由公式vat可知,at图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。(3)Fx图:由公式WFx可知,Fx图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。(4)Pt图:由公式WPt可知,Pt图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功。变式训练2(多选)放在粗糙水平地面上质量为0.8 kg 的物体受到水平拉力的作用,在06 s内其速度与时间的关系
10、图像和该拉力的功率与时间的关系图像分别如图(甲)、(乙)所示,g取10 m/s2,下列说法中正确的是(AD)A06 s内拉力做的功为140 JB物体在02 s内所受的拉力为4 NC物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为0.5D合外力在06 s内做的功与02 s内做的功相等解析拉力在06 s内做的总功为Pt图线与t轴所围面积,则WF260 J20(62)J140 J,选项A正确;在02 s物体做匀加速直线运动,物体所受拉力等于t2 s时的拉力,由PFv可知拉力F1 N6 N,选项B错误;在26 s物体匀速运动,则拉力F2与摩擦力Ff大小相等,而P20 W,由PFv得FfF2 N2 N,由Ffmg得0
11、.25,选项C错误;2 s后物体速度不再变化即动能不变,由动能定理可知,物体所受的合外力在06 s内所做的功与02 s内所做的功均为W合mv240 J,D正确。考点三运用动能定理求解多过程问题1运用动能定理解决多过程问题时,有两种思路:一种是分段列式按部就班,注意衔接;另一种是全过程列式,计算简便,但要分析全面,不能遗漏某个功。2所列动能定理方程涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时,要注意运用它们的特点:(1)重力、弹簧弹力做功取决于物体的初、末位置,与路径无关。(2)大小恒定的阻力或摩擦力所做的功等于力的大小与路程的乘积。例3如图所示,质量m3 kg的小物块以初速度v04 m/s
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