專題12 動能和動能定理（講義）-高考物理專題講義

本卷由系統(tǒng)自動生成，請仔細(xì)校對后使用，答案僅供參考。答案第=page11頁，總=sectionpages22頁專題12動能和動能定理（講義）核心知識（一）動能1.定義：物體由于運動而具有的能．2.公式：Ek＝eq\f(1,2)mv2.3.物理意義：動能是狀態(tài)量，是標(biāo)量(選填“矢量”或“標(biāo)量”)，只有正值，動能與速度方向無關(guān)．4.單位：焦耳，1J＝1N·m＝1kg·m2/s2.5.動能的相對性：由于速度具有相對性，所以動能也具有相對性．6.動能的變化：物體末動能與初動能之差，即ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1).（二）動能定理1.內(nèi)容：在一個過程中合外力對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化．2.表達(dá)式(1)W＝ΔEk.(2)W＝Ek2－Ek1.(3)W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1).3.物理意義：合外力的功是物體動能變化的量度．4.適用條件(1)動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動．(2)動能定理既適用于恒力做功，也適用于變力做功．(3)力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以不同時作用．5.對動能定理的理解(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)動能定理的表達(dá)式是標(biāo)量式，不能在其中一個方向上應(yīng)用動能定理．(3)動能定理本質(zhì)上反映了動力學(xué)過程中的能量轉(zhuǎn)化與守恒，普遍適用于一切運動過程．（三）動能定理與圖象的結(jié)合常與動能定理結(jié)合的四類圖象v－t圖由公式x＝vt可知，v－t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體的位移a－t圖由公式Δv＝at可知，a－t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體速度的變化量F－x圖由公式W＝Fx可知，F(xiàn)－x圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功P－t圖由公式W＝Pt可知，P－t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功（四）動能定理在多過程問題中的應(yīng)用1.運用動能定理解決問題時，選擇合適的研究過程能使問題得以簡化．當(dāng)物體的運動過程包含幾個運動性質(zhì)不同的子過程時，可以選擇一個、幾個或全部子過程作為研究過程．2.當(dāng)選擇全部子過程作為研究過程，涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功時，要注意它們做功的特點并正確寫出做功表達(dá)式（1）重力的功取決于物體的初、末位置的高度差，與路徑無關(guān)．（2）大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力的大小與路程的乘積．二、重點題型分類例析題型1：動能的概念【例題1】（2020·大連市第四十八中學(xué)高一月考）（多選）改變物體的質(zhì)量和速度,都能使物體的動能發(fā)生改變.下列哪種情況,物體的動能是原來的2倍A．質(zhì)量減半,速度增大到原來的2倍B．速度不變,質(zhì)量增大到原來的2倍C．質(zhì)量減半,速度增大到原來的4倍D．速度減半,質(zhì)量增大到原來的4倍題型2：動能改變量的計算【例題2】（2020·北京東城區(qū)·匯文中學(xué)高三月考）從地面豎直向上拋出一物體，其機械能等于動能與重力勢能之和。取地面為重力勢能零點，該物體的和隨它離開地面的高度的變化如圖所示。重力加速度取。由圖中數(shù)據(jù)可得（）A．物體的質(zhì)量為B．時，物體的速率為C．時，物體的動能D．從地面至，物體的動能減少題型3：動能定理的表述及推導(dǎo)【例題3】（2020·沙坪壩區(qū)·重慶八中高三月考）2019年“山東艦”正式服役，標(biāo)志著我國進(jìn)入雙航母時代，如圖所示，“山東艦”正在沿直線航行，其質(zhì)量為，發(fā)動機的輸出功率恒為，所受阻力大小恒為，某時刻速度為、加速度為，一段時間t后速度變?yōu)椋ǎ?，在這段時間內(nèi)位移為x。下列關(guān)系式正確的是（）A． B．C． D．題型4：用動能定理解汽車制動問題【例題4】（2020·福清西山學(xué)校高三期中）為了安全行車，某司機在平直公路上測試汽車的制動性能。當(dāng)車速v0=36km/h時緊急剎車（可認(rèn)為車輪不轉(zhuǎn)動），車輪在公路上劃出一道長L=10m的剎車痕跡，取g=10m/s2。求：（1）車輪與路面間的動摩擦因數(shù)μ；（2）若該車以72km/h的速度在同樣路面上行駛，突然發(fā)現(xiàn)正前方停著一輛故障車。為避免兩車相撞，司機至少應(yīng)在距故障車多遠(yuǎn)處采取同樣的剎車措施.（已知剎車反應(yīng)時間為?t=0.6s）。題型5：用動能定理求變力做功【例題5】（2020·石嘴山市第三中學(xué)高三月考）如圖所示，質(zhì)量為m的小球，從離地面H高處由靜止釋放，落到地面，陷入泥中h深處后停止，不計空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．小球落地時的動能等于mg（H+h）B．小球克服泥土阻力所做的功等于小球剛落到地面時的動能C．泥土阻力對小球做的功mg（H+h）D．小球在泥土中受到的平均阻力大小為mg（1+）題型6：用動能定理求機車啟動問題【例題6】（2020·浙江高三開學(xué)考試）為全面提升電動自行車的安全性能，最新的《電動自行車安全技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，電動自行車須具有腳踏騎行能力、最高設(shè)計車速不超過25km/h（計算時可近似取7m/s）、整車質(zhì)量（含電池）不超過55kg、電機功率不超過400W。假設(shè)某人駕駛?cè)鐖D所示型號的電動自行車由靜止開始做勻加速線運動，經(jīng)25s速度達(dá)到18km/h，電機功率恰好達(dá)到額定功率，此后以額定功率繼續(xù)行駛。已知人、車總質(zhì)量為100kg，行駛過程中受到的阻力恒為人、車總重的0.05倍。求：(1)勻加速運動時自行車的加速度大小及受到的牽引力大??；(2)通過計算判斷該車電機功率是否符合規(guī)定；(3)該車以額定功率繼續(xù)行駛1min時間內(nèi)前進(jìn)的距離是多少（車子已達(dá)最大速度）?

題型7：用動能定理解傳送帶問題【例題7】（2020·安徽省太和第一中學(xué)高三月考）（多選）如圖1所示，傾斜放置的傳送帶以速度v，沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶的傾角為。一個可視為質(zhì)點的物塊輕放在傳送帶的上端A點，物塊在傳送帶上運動的圖像如圖2所示，時刻，物塊剛好運動到傳送帶下端B點，則下列判斷正確的是（）A．傳送帶對物塊的摩擦力，一直是物塊運動的動力B．物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)C．間的距離為D．傳送帶對物塊做的功為題型8：用動能定理解多過程問題【例題8】（2020·湖北高三月考）如圖甲為玩具軌道，由直軌道和豎直光滑螺旋圓軌道和光滑四分之一圓弧軌道組成，玩具物塊可被彈簧彈射器彈入軌道。在研究物塊在軌道運動過程中可認(rèn)為螺旋軌道與直軌道相切，四分之一軌道與直軌道相切，如圖乙所示。已知直軌道長度，螺旋軌道和四分之一圓弧軌道半徑均為，直軌道和玩具物塊間的滑動摩擦因數(shù)為，重力加速度為。某次游戲時質(zhì)量為的玩具物塊被彈簧自點以動能（未知）彈入軌道，玩具物塊到達(dá)軌道最高點時恰好對軌道無壓力。(1)計算初動能；(2)自點以動能彈入軌道，判斷物塊能否滑上軌道，若不能請說明原因；若能請計算物塊上升的最大高度。參考答案【例題1】AB【解析】根據(jù)，判斷出質(zhì)量減半,速度增大到原來的2倍，動能增大到原來的2倍，故A正確；速度不變,質(zhì)量增大到原來的2倍，動能增大到原來的2倍，故B正確；質(zhì)量減半,速度增大到原來的4倍，動能變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯誤；.速度減半,質(zhì)量增大到原來的4倍，動能不變，故D錯誤．故選AB。【例題2】D【解析】A．Ep-h圖像的斜率為G，即G==20N解得m=2kg,故A錯誤；B．h=0時，Ep=0Ek=E總-Ep=100J-0=100J故=100J解得v=10m/s故B錯誤；C．h=2m時，Ep=40JEk=E總-Ep=90J-40J=50J故C錯誤；D．h=0時Ek=E總-Ep=100J-0=100Jh=4m時Ek′=E總-Ep=80J-80J=0J故Ek-Ek′=100J故D正確。故選D。【例題3】A【解析】A．根據(jù)牛頓第二定律解得,故A正確；B．由于航母做的是加速度減小的加速運動，則平均速度故B錯誤；C．發(fā)動機的輸出功率恒為P，所受阻力恒為f，行駛的最大速度為速度為時，航母正在加速運動，則,故C錯誤；D．在此運動過程中，受到牽引力和阻力，根據(jù)動能定理可知故D錯誤。故選A?！纠}4】（1）0.5；（2）52m【解析】（1）v0=10m/s，汽車減速，有代入解得（2）v=20m/s，汽車勻速汽車減速代入數(shù)據(jù)解得s2=40ms=s1+s2=52m【例題5】D【解析】A．根據(jù)機械能守恒定律可知，小球落地時的動能等于mgH，選項A正確；B．從落地到落入泥土中h的過程，由動能定理則小球克服泥土阻力所做的功等于小球剛落到地面時的動能與重力勢能的減小量之和，選項B錯誤；C．根據(jù)動能定理泥土阻力對小球做的功Wf=-mg（H+h）選項C錯誤；D．根據(jù)動能定理小球在泥土中受到的平均阻力大小為f=mg（1+）,選項D正確。故選D?！纠}6】(1)0.2m/s2，70N；(2)符合規(guī)定；(3)396m【解析】(1)設(shè)運動過程中加速度大小為a，根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律解得設(shè)牽引力大小為F，阻力大小為f，根據(jù)牛頓第二定律解得(2)電機功率符合規(guī)定(3)設(shè)運動的最大速度為vm，則設(shè)繼續(xù)行駛的距離為x，根據(jù)動能定理聯(lián)立方程得x=396m【例題7】BCD【解析】A．開始放上傳送帶時，物塊受向下的摩擦力，摩擦力是動力；當(dāng)物塊與傳送帶共速后，物塊仍做加速運動，但是小于開始時的加速度，說明傳送帶對物塊的摩擦力向上，摩擦力是阻力，選項A錯誤；B．當(dāng)物塊與傳送