2024屆高考一輪復(fù)習物理課件(新教材魯科版) 動能定理及其應(yīng)用

動能定理及其應(yīng)用目標要求1.理解動能、動能定理，會用動能定理解決一些基本問題.2.能利用動能定理求變力做的功.3.掌握解決動能定理與圖像結(jié)合的問題的方法.第2講

內(nèi)容索引考點一動能定理的理解和基本應(yīng)用考點二應(yīng)用動能定理求變力做功考點三動能定理與圖像問題的結(jié)合課時精練考點一動能定理的理解和基本應(yīng)用1.動能(1)定義：物體由于運動而具有的能量叫作動能.(2)公式：Ek＝

，單位：焦耳(J).1J＝1N·m＝1kg·m2/s2.(3)動能是標量、狀態(tài)量.梳理必備知識2.動能定理(1)內(nèi)容：力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中______

.(2)表達式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1＝

.(3)物理意義：

做的功是物體動能變化的量度.動能的變化合力1.一定質(zhì)量的物體動能變化時，速度一定變化，但速度變化時，動能不一定變化.(

)2.物體在合外力作用下做變速運動時，動能一定變化.(

)3.物體的動能不變，所受的合外力必定為零.(

)4.合力對物體做正功，物體的動能增加；合力對物體做負功，物體的動能減少.(

)√××√1.應(yīng)用動能定理解題應(yīng)抓住“兩狀態(tài)，一過程”，“兩狀態(tài)”即明確研究對象的始、末狀態(tài)的速度或動能情況，“一過程”即明確研究過程，確定在這一過程中研究對象的受力情況和位置變化或位移信息.2.注意事項(1)動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的，一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系.(2)當物體的運動包含多個不同過程時，可分段應(yīng)用動能定理求解，也可以全過程應(yīng)用動能定理求解.(3)動能是標量，動能定理是標量式，解題時不能分解動能.提升關(guān)鍵能力例1如圖所示，AB為四分之一圓弧軌道，BC為水平直軌道，圓弧的半徑為R，BC的長度也是R.一質(zhì)量為m的物體，與兩個軌道間的動摩擦因數(shù)都為μ，它由軌道頂端A從靜止開始下滑，恰好運動到C處停止，不計空氣阻力，重力加速度為g，那么物體在AB段克服摩擦力所做的功為√BC段物體所受摩擦力為f＝μmg，位移為R，故BC段摩擦力對物體做功W＝－fR＝－μmgR，對全程由動能定理可知mgR＋W1＋W＝0，解得W1＝μmgR－mgR，故AB段克服摩擦力做功為W克＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR，選D.例2

(2021·河北卷·6)一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示，長度為πR、不可伸長的輕細繩，一端固定在圓柱體最高點P處，另一端系一個小球，小球位于P點右側(cè)同一水平高度的Q點時，繩剛好拉直，將小球從Q點由靜止釋放，當與圓柱體未接觸部分的細繩豎直時，小球的速度大小為(重力加速度為g，不計空氣阻力)√例3一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動.當物塊的初速度為v時，上升的最大高度為H，如圖所示，當物塊的初速度為

時，上升的最大高度記為h.重力加速度大小為g.物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)和h分別為√物塊以初速度v上升的過程，由動能定理得例4

(2023·福建省連江華僑中學月考)如圖所示為某一游戲的局部簡化示意圖.D為彈射裝置，AB是長為21m的水平軌道，傾斜直軌道BC固定在豎直放置的半徑為R＝10m的圓弧形支架上，B為圓弧形支架的最低點，軌道AB與BC平滑連接，且在同一豎直平面內(nèi).某次游戲中，無動力小車在彈射裝置D的作用下以v0＝10m/s的速度滑上軌道AB，并恰好能沖到軌道BC的最高點.已知小車在軌道AB上受到的摩擦力為其重力的0.2倍，軌道BC光滑，重力加速度g＝10m/s2，則小車從A到C的運動時間是A.5s B.4.8sC.4.4s D.3s√解得h＝0.8m，過圓弧形支架的圓心O點作BC的垂線，垂線與豎直方向夾角為θ(如圖)，故小車在BC上運動的加速度大小為a2＝gsinθ＝2m/s2，所以小車運動的總時間為t＝t1＋t2＝5s，A正確.應(yīng)用動能定理的解題流程方法點撥考點二應(yīng)用動能定理求變力做功例5質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運動，起始點A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示.已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x，則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為(重力加速度大小為g)√例6

(多選)(2023·重慶市模擬)游樂場有一種兒童滑軌，其豎直剖面示意圖如圖所示，AB部分是半徑為R的四分之一圓弧軌道，BC為軌道水平部分，與半徑OB垂直.一質(zhì)量為m的小孩(可視為質(zhì)點)從A點由靜止滑下，滑到圓弧軌道末端B點時，對軌道的正壓力大小為2.5mg，重力加速度大小為g.下列說法正確的是√√規(guī)律總結(jié)考點三動能定理與圖像問題的結(jié)合圖像與橫軸所圍“面積”或圖像斜率的含義例7

(2021·湖北卷·4)如圖(a)所示，一物塊以一定初速度沿傾角為30°的固定斜面上滑，運動過程中摩擦力大小f恒定，物塊動能Ek與運動路程s的關(guān)系如圖(b)所示.重力加速度大小取10m/s2，物塊質(zhì)量m和所受摩擦力大小f分別為A.m＝0.7kg，f＝0.5NB.m＝0.7kg，f＝1.0NC.m＝0.8kg，f＝0.5ND.m＝0.8kg，f＝1.0N√0～10m內(nèi)物塊上滑，由動能定理得－mgsin30°·s－fs＝Ek－Ek0，整理得Ek＝Ek0－(mgsin30°＋f)s，結(jié)合0～10m內(nèi)的圖像得，斜率的絕對值|k|＝mgsin30°＋f＝4N，10～20m內(nèi)物塊下滑，由動能定理得(mgsin30°－f)(s－s1)＝Ek，整理得Ek＝(mgsin30°－f)s－(mgsin30°－f)s1，結(jié)合10～20m內(nèi)的圖像得，斜率k′＝mgsin30°－f＝3N，聯(lián)立解得f＝0.5N，m＝0.7kg，故選A.例8

(2020·江蘇卷·4)如圖所示，一小物塊由靜止開始沿斜面向下滑動，最后停在水平地面上.斜面和地面平滑連接，且物塊與斜面、物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為常數(shù).該過程中，物塊的動能Ek與水平位移x關(guān)系的圖像是√例9

(多選)在某一粗糙的水平面上，一質(zhì)量為2kg的物體在水平恒定拉力的作用下做勻速直線運動，當運動一段時間后，拉力逐漸減小，且當拉力減小到零時，物體剛好停止運動，圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖像.重力加速度g取10m/s2.根據(jù)以上信息能精確得出或估算得出的物理量有A.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)B.合力對物體所做的功C.物體做勻速運動時的速度D.物體運動的時間√√√因為物體做變加速運動，所以運動時間無法求出，D錯誤.方法點撥解決圖像問題的基本步驟(1)觀察題目給出的圖像，弄清縱坐標、橫坐標所對應(yīng)的物理量及圖線所表示的物理意義.(2)根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標與橫坐標所對應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式.(3)將推導(dǎo)出的物理規(guī)律與數(shù)學上與之相對應(yīng)的標準函數(shù)關(guān)系式相對比，找出圖線的斜率、截距、圖線之間的交點、圖線與橫軸圍成的面積所對應(yīng)的物理意義，分析解答問題，或者利用函數(shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關(guān)系式求物理量.四課時精練基礎(chǔ)落實練1.(多選)(2023·福建省龍巖第一中學月考)如圖所示，電梯質(zhì)量為M，地板上放置一質(zhì)量為m的物體，鋼索拉著電梯由靜止開始向上做勻加速運動，當上升高度為H時，速度達到v，重力加速度為g，則1234567891011√√1234567891011123456789101112345678910112.如圖所示，一半圓弧形細桿ABC豎直固定在水平地面上，AC為其水平直徑，圓弧半徑BO＝3.6m.質(zhì)量為m＝4.0kg的小圓環(huán)(可視為質(zhì)點，小環(huán)直徑略大于桿的)套在細桿上，在大小為50N、方向始終沿圓的切線方向的拉力F作用下，從A點由靜止開始運動，到達B點時對細桿的壓力恰好為0.已知π取3.14，重力加速度g取10m/s2，在這一過程中摩擦力做功為A.66.6J B.－66.6JC.210.6J D.－210.6J√123456789101112345678910113.(2023·湖南懷化市模擬)如圖所示，DO是水平面，AB是斜面，初速度為v0的物體從D點出發(fā)沿DBA滑動到頂點A時速度剛好為零，如果斜面改為AC，讓該物體從D點出發(fā)沿DCA滑動到A點且速度剛好為零，則物體具有的初速度(已知物體與斜面及水平面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零，不計B、C處能量損失)A.等于v0 B.大于v0C.小于v0 D.取決于斜面√123456789101112345678910114.(多選)(2023·云南昆明市第一中學、寧夏銀川一中模擬)如圖，若小滑塊以某一初速度v0從斜面底端沿光滑斜面上滑，恰能運動到斜面頂端.現(xiàn)僅將光滑斜面改為粗糙斜面，仍讓滑塊以初速度v0從斜面底端上滑時，滑塊恰能運動到距離斜面底端長度的

處.則A.滑塊滑上斜面后能再次滑回斜面底端B.滑塊滑上斜面后不能再次滑回斜面底端C.滑塊在斜面上運動的整個過程產(chǎn)生的熱量為D.滑塊在斜面上運動的整個過程產(chǎn)生的熱量為√√123456789101112345678910115.A、B兩物體分別在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面運動，先后撤去F1、F2后，兩物體最終停下，它們的v－t圖像如圖所示.已知兩物體所受的滑動摩擦力大小相等，則下列說法正確的是A.F1、F2大小之比為1∶2B.F1對A、F2對B做功之比為1∶2C.A、B質(zhì)量之比為2∶1D.全過程中A、B克服摩擦力做功之比為2∶1能力綜合練√1234567891011由v－t圖像可知，兩個勻減速運動的加速度大小之比為1∶2，由題可知A、B所受摩擦力大小相等，所以A、B的質(zhì)量關(guān)系是2∶1，故C正確.由v－t圖像可知，A、B兩物體運動的位移相等，且勻加速運動位移之比為1∶2，勻減速運動的位移之比為2∶1，由動能定理可得F1與摩擦力的關(guān)系：F1·s－f1·3s＝0－0，F(xiàn)2與摩擦力的關(guān)系：F2·2s－f2·3s＝0－0，因此可得：F1＝3f1，F(xiàn)2＝

f2，f1＝f2，所以F1＝2F2.全過程中A、B克服摩擦力做的功相等，F(xiàn)1對A、F2對B做的功大小相等，故A、B、D錯誤.12345678910116.電梯是一種以電動機為動力的垂直升降機，用于多層建筑載人或載運貨物.某次電梯從地面由靜止啟動，加速度a與離地高度h的關(guān)系圖像如圖所示，則A.2h0～3h0范圍內(nèi)電梯向上做勻減速直線運動B.電梯在0～h0和2h0～3h0范圍內(nèi)的速度變化量相等C.電梯在3h0處的速度大小為D.電梯上升的最大高度可能為3h0√1234567891011由題圖可知從0到2h0，電梯先做加速度增大的加速運動再做勻加速運動，從2h0到3h0做加速度減小的加速運動，當加速度為零時，電梯向上的速度不為零，仍會向上運動，則電梯上升的最大高度一定大于3h0，故A、D錯誤；12345678910117.(2019·全國卷Ⅲ·17)從地面豎直向上拋出一物體，物體在運動過程中除受到重力外，還受到一大小不變、方向始終與運動方向相反的外力作用.距地面高度h在3m以內(nèi)時，物體上升、下落過程中動能Ek隨h的變化如圖所示.重力加速度取10m/s2.該物體的質(zhì)量為A.2kg B.1.5kgC.1kg D.0.5kg√1234567891011法一：特殊值法畫出運動示意圖.設(shè)該外力的大小為F，據(jù)動能定理知A→B(上升過程)：－(mg＋F)h＝EkB－EkAB→A(下落過程)：(mg－F)h＝EkA′－EkB′整理以上兩式并代入數(shù)據(jù)得物體的質(zhì)量m＝1kg，選項C正確.法二：寫表達式根據(jù)斜率求解上升過程：－(mg＋F)h＝Ek－Ek0，1234567891011則Ek＝－(mg＋F)h＋Ek0下落過程：(mg－F)h＝Ek′－Ek0′，則Ek′＝(mg－F)h＋Ek0′，聯(lián)立可得m＝1kg，選項C正確.12345678910118.(多選)如圖所示為一滑草場.某條滑道由上下兩段高均為h、與水平面夾角分別為45°和37°的滑道組成，載人滑草車與草地各處間的動摩擦因數(shù)均為μ.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計載人滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，重力加速度大小為g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8).則√√12345678910111234567891011全過程有WG－W克f＝0，則載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh，選項C錯誤；12345678910119.(2023·福建寧德市質(zhì)檢)如圖甲所示，一輕彈簧豎直放置，下端固定在水平地面上，一質(zhì)量為m的小球從彈簧上端由靜止下落.若以小球開始下落的位置為坐標原點，沿豎直向下建立坐標軸Os，小球下落至最低點過程中的a－s圖像如圖乙所示(圖中坐標值皆已知)，不計空氣阻力，小球可看作質(zhì)點，重力加速度為g.則√12345678910111234567891011123456789101110.(2023·云南昆明市第一中學模擬)如圖甲所示，兩個不同材料制成的滑塊A、B靜置于水平桌面上，滑塊A的右端與滑塊B的左端接觸.某時刻開始，給滑塊A一個水平向右的力F，使滑塊A、B開始滑動，當滑塊A、B滑動1.0m時撤去力F.整個運動過程中，滑塊A、B的動能Ek隨位移s的變化規(guī)律如圖乙所示.不計空氣阻力，求：1234567891011(1)滑塊A對B做的功；答案12J1234567891011B在撤去F后繼續(xù)滑行s