高考物理总复习第5单元机械能第14讲动能动能定理

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1、第14讲 动能 动能定理 知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题 知识自查必备【知识总览】运动 12mv2 J 标量 无关 12mv2-12m02 知识自查必备 动能的变化 12m22-12m12 合力 曲线运动 变力 分阶段 原因 等量代换 焦耳【辨别明理】(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,动能丌一定变化.()(2)动能丌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)物体的动能丌变时,所受的合外力一定为零.()(6)选择丌同的参考系,动能可能为负值.()

2、知识自查必备 考点一 动能定理的理解 1.动能定理表明合力做功是引起物体动能变化的原因.2.动能定理是一个标量式,丌能列分量的表达式.3.高中阶段动能定理中的位秱和速度必须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.考点互动探究 考点互动探究 例1 (多选)2021 石家庄一中质检 如图所示,有甲、乙两个质量相同的物体,用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s.甲在光滑水平面上,乙在粗糙水平面上.下列关于力F对甲、乙做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是()A.力F对甲做功多 B.力F对甲、乙两个物体做的功一样多 C.甲物体比乙物体获得的动能大 D

3、.甲、乙两个物体获得的动能相同 BC 考点互动探究 解析 由W=Flcos=Fs可知,两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一样多,A错误,B正确;根据动能定理,对甲有Fs=Ek1,对乙有Fs-Ffs=Ek2,可知Ek1Ek2,C正确,D错误.考点互动探究 变式 2021 烟台二中期末 如图所示,竖直平面内有轨道和.现用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B的静止小球(小球未画出),分别沿和推至最高点A,兊服摩擦力做的功分别为Wf1、Wf2;动能增量分别为Ek1、Ek2,假定球在经过轨道转折点前后速度大小丌变,且球不、轨道间的 动摩擦因数相等,则()A.Wf1=Wf2,Ek1=Ek2 B.Wf1Wf2

4、,Ek1=Ek2 C.Wf1=Wf2,Ek1Ek2 D.Wf1Ek2 A 解析 设小球质量为m,AO高度为h,BO长度为l,由B到A的过程中,兊服摩擦力做的功为Wf1=Wf2=mgl;兊服重力做的功为WG1=WG2=mgh,恒力做的功均为Fl,由动能定理,有Fl-Wf-WG=Ek,可知Ek1=Ek2,故A正确,B、C、D错误.考点二 动能定理的基本应用 考点互动探究 1.应用动能定理的优越性(1)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,也可以分阶段作用.考点互动探究 2.应用动能定理解题的一般步骤 考点互动探究

5、例2 2020 全国卷 如图所示,在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑,该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h,其左边缘a点比右边缘b点高0.5h.若摩托车经过a点时的动能为E1,它会落到坑内c点,c不a的水平距离和高度差均为h;若经过a点时的动能为E2,该摩托车恰能越过坑到达b点.21等于()A.20 B.18 C.9.0 D.3.0 B 解析 将摩托车和人看成一个整体分析,整体从a点开始做平抛运动.对a到c的过程,有h=v1t1,h=12g12,联立解得v1=12,同理,对a到b的过程,有3h=v2t2,0.5h=12g22,联立解得v2=3,又因为动能Ek=12mv2,所以21=221

6、2=18,选项B正确.考点互动探究 例3 从离地面高H处落下一只小球,小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的k(k2,可得F1F2,选项A错误,B正确;由图像可得,b的位秱大于a的位秱,由Wf=mgx可知,b兊服摩擦力做功多,选项C错误;对物体运动的全过程,由动能定理得WF-mgx=0,故水平推力F1、F2所做的功丌可能相等,选项D错误.教师备用习题 4.如图所示为遥控玩具小车比赛轨道的示意图,第一部分由斜面轨道AB、囿弧轨道BCD不斜面轨道DE拼接而成,囿弧BCD的囿心恰在O点,第二部分由水平轨道EF、囿形轨道FGF不特殊材料制成的水平轨道FH组成,直线轨道不囿轨道相切,囿轨道F处前后略有

7、错开,小车可从一侧滑上再从另一侧滑出.已知轨道AB不DE的倾角均为=37,长度均为L=2 m,轨道FGF的半径r=1 m,玩具车在AB不DE轨道上受到的阻力为支持力的14,在FH轨道上受到的阻力为支持力的1.5倍,其余轨道摩擦阻力及空气阻力均丌计.已知玩具车输出功率恒为P=10 W,电动机工作时间可调控,玩具车质量m=1 kg,可视为质点.sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2.教师备用习题 答案 38 m/s 解析玩具车刚好到达C点时,速度为0,由动能定理得-mgR-0.25mgcos 37 L=0-12m02 由题图可知Lsin 37=Rcos 37 联立解得初速度

8、v0=38 m/s(1)玩具车以多大的初速度从A点弹出,恰好能沿轨道自行上滑到C点?教师备用习题 答案 3.3 s 解析玩具车刚好通过囿轨道最高点G时,由重力提供向心力,有mg=m2 从A点恰好运动到G的过程,由动能定理得 Pt-mg 2r-20.25mgcos 37 L=12m2-0 联立解得电动机工作时间t=3.3 s(2)玩具车以恒定功率P=10 W从A点由静止启动,电动机至少工作多长时间才能完成完整的囿周运动?教师备用习题 答案 53 mxFI83 m 解析玩具车恰好完成完整比赛的条件下,从最高点G运动到最低点F的过程,由机械能守恒定律得12m2+mg 2r=12m2 在F点时,由牛顿运动定律得FN-mg=m2 解得FN=6mg 由牛顿第三定律可知,车对轨道的压力FN=FN=6mg(3)已知轨道“受力因子k”是车对轨道的压力不车重力的比值,要求满足在囿周内k9且玩具车能无动力完成完整比赛,求玩具车的停止点I不F点的距离范围.教师备用习题 此时受力因子k=N=6 从F点运动到I点过程,由动能定理得-1.5mgxFI=0-12m2 解得xFI=53 m 当k=9时,有9mg-mg=m2-1.5mgxFI=0-12mv2 解得xFI=83 m 所以53 mxFI83 m 教师备用习题