专题7.7 动能和动能定理-2020届高中物理同步讲义 人教版(必修2)
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1、第七章 机械能守恒定律第7节 动能和动能定理一、动能1定义:物体由于_而具有的能。2表达式:_。3特点:动能是_(填“矢量”或“标量”),是_(填“过程量”或“状态量”)。4单位:_。二、动能定理1推导过程:设某物体的质量为m,在与运动方向相同的恒力F作用下,发生一段位移l,速度由v1增大到v2,如图所示2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_。这个结论叫做动能定理。 3公式:W=Ek2Ek1=mv22mv12说明:式中W为_,它等于各力做功的_。如果合外力做正功,物体的_;如果合外力做负功,物体的_。4适用范围不仅适用于_做功和_运动,也适用于_做功和_运动的情况。运动 标
2、量 状态量 焦耳动能的变化 合外力的功 代数和 动能增大 动能减少 恒力 直线 变力 曲线一、对动能的理解1相对性:选取不同的参考系,物体的速度不同,动能也不同,一般以地面为参考系。2状态量:动能是表征物体运动状态的物理量,与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。3标量性:只有大小,没有方向;只有正值,没有负值。4动能变化量:物体动能的变化是末动能与初动能之差,即,若0,表示物体的动能增加;若0,表示物体的动能减少。【例题1】质点在恒力作用下,从静止开始做匀加速直线运动,则质点的动能A与它通过的位移成正比B与它通过的位移的平方成正比C与它运动的时间成正比D与它运动的时间的平方成正比参考答案
3、:AD二、对动能定理的理解1表达式的理解(1)公式W=Ek2Ek1中W是合外力做功,不是某个力做功,W可能是正功,也可能是负功。(2)Ek2、Ek1分别是末动能和初动能,Ek2可能大于Ek1,也可能小于Ek1。2普遍性:动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出,但动能定理本身既适用于恒力作用过程,也适用于变力作用过程;既适用于物体做直线运动的情况,也适用于物体做曲线运动的情况。3研究对象及过程:动能定理的研究对象可以是单个物体也可以是相对静止的系统。动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段,也可以是运动全过程。4因果关系:合外力对物体做功是引起物体动能变化的原因。合外力做
4、正功时,动能增大;合外力做负功时,动能减小。5动能定理的实质:实质是功能关系的一种具体体现。合外力做功是改变物体动能的一种途径,物体动能的改变可由合外力做的功来度量。学*科网【特别提醒】(1)对物体运动的全过程应用动能定理时,要分清各力做功过程对应的位移,而总功等于整个过程中出现过的每个力做功的代数和。(2)应用动能定理时,物体的位移、速度必须相对于同一个惯性参考系,一般以地面为参考系。【例题2】如图甲所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动,第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5 s末物块刚好回到A
5、点,已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数=0.2(g取10 m/s2),求:(1)A与B间的距离。(2)水平力F在5 s内对物块所做的功。参考答案:(1)4 m(2)24 J1(2018重庆市彭水一中高一下学期第三次月考)关于动能的理解,下列说法正确的是A两质量相同的物体,若动能相同,其速度不一定相同B物体以相同的速率向东和向西运动,动能大小相等,方向相反C当物体以相同的速率做曲线运动时,其动能不断变化D动能的大小由物体的质量和速度大小决定,与物体的运动方向无关2关于做功和物体动能变化的关系,正确的是A只要动力对物体做功,物体的动能就增加B只要物体克服阻力做功,它的动能就减少C外力对物体做功的
6、代数和等于物体的末动能与初动能之差D动力和阻力都对物体做功,物体的动能一定变化3(2018福建省龙岩市武平一中、长汀一中、漳平一中等六校高一下学期期中)两个质量不等的小铅球A和B,分别从两个高度相同的光滑斜面和光滑1/4圆弧的顶端由静止滑到底部,如图所示,下列说法正确的是A下滑过程中重力所做的功相等B它们到达底部时速率相等C它们到达底部时动能相等D它们到达底部时重力的功率相同4质量10 g、以0.80 km/s飞行的子弹与质量60 kg、以10 m/s奔跑的运动员相比A运动员的动能较大 B子弹的动能较大C二者的动能一样大 D无法比较它们的动能5在光滑水平面上,质量为2 kg的物体以2 m/s的
7、速度向东运动,若对它施加一向西的力使它停下来,则该外力对物体做的功是A16 J B8 J C4 J D06(2018福建省建瓯市芝华中学高一下学期期中)某运动物体的动能为Ek,若将其质量和速度均变为原来的2倍,则物体的动能变为A2Ek B8Ek C4Ek D16Ek7(2018江西省景德镇市浮梁县第一中学模拟)一小球在空中从t=0时刻开始做自由落体运动,如图所示。以地面为参考平面,关于小球速率v、重力的瞬时功率P、小球的动能和重力势能随时间t变化的图象正确的是A B C D8(2018辽宁省大连市第二十四中学模拟)将一小球从某高处水平抛出,最初2 s内小球动能Ek随时间t变化的图象如图所示,不
8、计空气阻力,取g=10 m/s。根据图象信息,下列说法正确的是A小球的质量为1.25 kgB小球2 s末的速度为20 m/sC小球2 s末所受重力的瞬时功率为25 WD小球在最初2 s内下降的高度为40 m9(2018浙江省杭州市模拟)如图所示是网球发球机,某次室内训练时将发球机放在距地面一定的高度,然后向竖直墙面发射网球。假定网球水平射出,某两次射出的网球碰到墙面时与水平方向夹角分别为30和60,若不考虑网球在空中受到的阻力,则A两次发射的初速度之比为3:1B碰到墙面前空中运动时间之比为1:3C下降高度之比为1:3D碰到墙面时动能之比为3:110(2018陕西省黄陵中学高一期中)在光滑水平面
9、上,质量为2 kg的物体以2 m/s的速度向东运动,若对它施加一向西的力使它停下来,则该外力对物体做的功是A16 JB8 JC4 JD011(2018广西南宁市第三中学高一下学期第三次月考)有一质量为m的木块,从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点,如图所示。如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变,则以下叙述正确的是A木块所受的合外力为零B因木块所受的力都不对木块做功,所以合外力的功为零C重力和摩擦力的功为零D重力和摩擦力的合力所做的功为零12一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用。此后,该质点的动能可能A一直增大B先逐渐减小至零,再逐渐增大C先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小D先逐
10、渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大13足球比赛时,某方获得一次罚点球机会,该方一名运动员将质量为m的足球以速度v0猛地踢出,结果足球以速度v撞在球门高h的门梁上而被弹出。现用g表示当地的重力加速度,则此足球在空中飞往门梁的过程中克服空气阻力所做的功应等于A B C D 14如图所示,演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于A0.3 JB3 J C30 J D300 J15在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速运动,当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止,vt图象如图所示。设汽车的牵引力为F,摩擦力为f,全过程中牵引力做功W1,克服摩擦力做功W2,则AF:
11、f=1:3 BF :f=4:1 CW1:W2=1:1 DW1:W2=1:316(2018江西省樟树中学高一下学期第二次月考)如图所示,质量为m的物块与转台之间的最大静摩擦力为物块重力的k倍,物块与转轴OO相距R,物块随转台由静止开始转动,当转速缓慢增加到一定值时,物块即将在转台上滑动,在物块由静止到相对滑动前瞬间的过程中,转台的摩擦力对物块做的功为A0 B0.5kmgR C2kmgR D2kmgR17(2018山西省运城市康杰中学高一下学期5月月考)如图所示,质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置。现用一水平恒力F将小球拉到细线与竖直方向成角的位置,且拉到该位置时小球的速度刚好为零。则
12、在此过程中,拉力F做的功为A BC D18如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一物体向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面。设物体在斜面最低点A的速度为v,压缩弹簧至C点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则从A到C的过程中弹簧弹力做功是A BC D19(2018甘肃省天水市第一中学模拟)如图甲所示,在水平地面上放置一个质量为m=4 kg的物体,让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动,推力F随位移x变化的图象如图乙所示,已知物体与地面之间的动摩擦因数为=0.5,求:(1)出发时物体运动的加速度大小;(2)物体能够运动的最大位移。20如图所示,质量为m的小球自由下落d后,沿竖直面内的固定轨道ABC运动
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