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精彩三年 学考尖峰 物理
专题梳理十二 势能和动能、动能定理及其应用
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【必修第二册第79—82页 指导意见第35—39页】
对重力做功和重力势能的四点提醒
(1)重力做功的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力无关。
(2)重力做功,一定会引起重力势能的变化。
(3)重力势能是标量,但有正负,其意义表示物体的重力势能比它在参考平面的重力势能大还是小。
(4)WG=-ΔEp中的负号表示重力做的功与重力势能变化的绝对值相等,符号相反。例如2021年7月浙江学考T13。
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典例1如图所示,跳高运动员正在飞越横竿。对运动员从起跳到图示位置的过程,下列说法正确的是( )
A.重力做正功,重力势能增加
B.重力做正功,重力势能减少
C.重力做负功,重力势能增加
D.重力做负功,重力势能减少
【解析】 运动员从起跳到飞越横竿的过程中,重心升高,则重力做负功,重力势能增加。故选C。
C
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变式甲、乙两个物体质量之比为1∶2,离地面高度之比是4∶1,选地面为参考平面,则甲与乙的重力势能之比是( )
A.1∶2 B.2∶1
C.1∶4 D.4∶1
B
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【必修第二册第82页 指导意见第35—39页】
1.弹性势能的产生及影响因素
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2.弹性势能的变化与弹力做功的关系
(1)弹力做正功时,弹性势能减小。
(2)弹力做负功时,弹性势能增大。
(3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹=-ΔEp。
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典例2(2020·浙江1月学考)如图所示,小明同学水平拉伸一个弹
弓,放手后将弹珠射出,则橡皮筋的弹性势能( )
A.在释放过程中增加
B.在拉伸过程中减小
C.在释放过程中转化为弹珠的动能
D.在拉伸过程中由弹珠的动能转化得到
【解析】 在释放过程中橡皮筋的弹性势能转化为弹珠的动能,橡皮筋的弹性势能减小,A错误,C正确;在拉伸过程中,人克服橡皮筋的弹力做功,橡皮筋的弹性势能增加,B、D错误。
C
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变式 如图所示,一根轻质弹簧左端固定,现使滑块沿光滑水平桌面滑向弹簧,在滑块接触弹簧直到速度减为0的过程中,弹簧的( )
A.弹力越来越大,弹性势能越来越大
B.弹力越来越小,弹性势能越来越小
C.弹力先变小后变大,弹性势能越来越小
D.弹力先变大后变小,弹性势能越来越大
A
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【解析】 滑块接触弹簧直到速度减为0的过程中,弹簧形变量越来越大,根据F=kx,知弹力越来越大。滑块接触弹簧直到速度减为0的过程中,弹簧弹力一直做负功,滑块的动能转化为弹簧的弹性势能,弹簧的弹性势能越来越大。故选A。
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学考释疑
重力势能与弹性势能的比较
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【必修第二册第84—87页 指导意见第35—39页】
1.动能定理:在一个过程中合力对物体所做的功,等于物体在
这个过程中动能的变化。
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典例3 一质量为1 kg的滑块,以4 m/s的速度在光滑水平面上滑行,该物体的动能是( )
A.4 J B.8 J
C.16 J D.32 J
B
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典例4 竖直光滑圆弧轨道与光滑水平轨道相切于A点,一可视为质点的小球以某一速度沿水平轨道向右运动,并冲上圆弧轨道,当小球到B点时速度恰好为0。已知圆弧轨道半径R=1.6 m,B点与圆心O的连线与竖直方向的夹角为60°,g取10 m/s2,则小球在水平轨道上的速度大小为( )
A
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变式 (2022·安吉中学高一)如图所示,质量为m的滑雪运动员(含滑雪板)从斜面上距离水平面高为h的位置由静止滑下,停在水平面上的b处;若从同一位置以初速度v滑下,则停在同一水平面上的c处,且ab与bc相等。已知重力加速度为g,不计空气阻力与通过a处的机械能损失,则该运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功为( )
C
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学考释疑
应用动能定理解题的基本思路
应用动能定理的关键是写出各力做功的代数和,不要漏掉某
个力的功,同时要注意各力做功的正负。
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1.动能定理的计算式为标量式,位移x和速度v必须是相对于同
一个参考系的,一般以地