2023届高考物理一轮复习学案：第六章第三讲动能定理的基本应用

2022-2023学年第一学期高三物理导学案 主备人： 午胜伟 审核：高三物理组 使用时间： 班级： 姓名： 编号：BX2048 动能定理的理解和基本应用 【知识落实】 1．动能 (1)定义：物体由于运动而具有的能量叫作动能． (2)公式：Ek＝mv2，单位：焦耳(J).1 J＝1 N·m＝1 kg·m2/s2. (3)动能是标量、状态量． 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：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1＝mv22－mv12. (3)物理意义：合力做的功是物体动能变化的量度． (4)适用条件 ①动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动． ②动能定理既适用于恒力做功，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． (5)解题流程 (6)动能定理的优越性 应用牛顿第二定律和运动学规律解题时，涉及到的有关物理量比较多，对运动过程的细节也要仔细研究，而应用动能定理解题只需考虑外力做功和初、末两个状态的动能，并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理．一般情况下，由牛顿第二定律和运动学规律能够解决的问题，用动能定理也可以求解，并且更为简捷． (7)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；也可以全过程应用动能定理求解． ③动能是标量，动能定理是标量式，解题时不能分解动能． 【典型例题】 1.(多选)关于动能定理的表达式W＝Ek2－Ek1，下列说法正确的是(　　) A．公式中的W为不包含重力的其他力做的总功 B．公式中的W为包含重力在内的所有力做的总功，也可通过以下两种方式计算：先求每个力的功，再求功的代数和，或先求合力，再求合力的功 C．公式中的Ek2－Ek1为动能的变化量，当W>0时，动能增加，当W<0时，动能减少 D．动能定理适用于直线运动，但不适用于曲线运动，适用于恒力做功，但不适用于变力做功 答案　BC 2.　如图所示，物体在距斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°.求物体能在水平面上滑行的距离．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 答案　3.5 m 解析　对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示 方法一　分过程列方程：设物体滑到斜面底端时的速度为v，物体下滑阶段 FN1＝mgcos 37°， 故Ff1＝μFN1＝μmgcos 37°， 由动能定理得： mgsin 37°·l1－μmgcos 37°·l1＝mv2－0 设物体在水平面上滑行的距离为l2， 摩擦力Ff2＝μFN2＝μmg 由动能定理得：－μmgl2＝0－mv2 联立以上各式可得l2＝3.5 m. 方法二　对全过程由动能定理列方程： mgl1sin 37°－μmgcos 37°·l1－μmgl2＝0 解得：l2＝3.5 m. 【同步练习】 3.如图，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．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 答案　A 解析　由题意知，W拉－W克摩＝ΔEk，则W拉>ΔEk，A项正确，B项错误；W克摩与ΔEk的大小关系不确定，C、D项错误． 4.　如图所示，粗糙水平地面AB与半径R＝0.4 m的光滑半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上．质量m＝1 kg的小物块在9 N的水平恒力F的作用下，从A点由静止开始做匀加速直线运动．已知xAB＝5 m，小物块与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.1，当小物块运动到B点时撤去力F，取重力加速度g＝10 m/s2，求： (1)小物块到达B点时速度的大小； (2)小物块运动到D点时，轨道对小物块作用力的大小． 答案　(1)4 m/s　(2)150 N 解析　(1)从A到B过程，据动能定理可得 (F－μmg)xAB＝mvB2 解得小物块到达B点时速度的大小为 vB＝4 m/s (2)从B到D过程，据动能定理可得 －mg·2R＝mvD2－mvB2 在D点由牛顿第二定律可得 FN＋mg＝m 联立解得小物块运动到D点时，轨道对小物块作用力的大小为FN＝150 N. 【当堂小结】 无所畏惧，坚持到底，绝不放弃 不与别人相比，但求超越自己 ( 第 3 页 共 4 页 )