内容正文:
第2讲 动能定理
第六章 机械能
考点一 动能 动能定理的理解
考点二 动能定理的应用
考点三 应用动能定理处理多过程问题
聚焦学科素养 拓展视野提能力——动能定理与图像的综合问题
课时精练(二十六) 动能定理
内容索引
01
考点一 动能 动能定理的理解
(基础自研类)
【知识梳理】
1.动能
(1)定义:物体由于 而具有的能量叫作动能。
(3)动能是标量、状态量。
运动
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___________。
(3)物理意义:合力做的功是物体 的量度。
动能变化
动能的变化
【针对训练】
1.【动能的理解】
高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。在启动阶段,列车的动能
A.与它所经历的时间成正比
B.与它的位移成正比
C.与它的速度成正比
D.与它的动量成正比
√
2.【动能定理的理解】
(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
BC
√
√
3.【动能定理的简单应用】
(多选)(2022·天津南开区模拟)北京冬奥会高台滑雪场地示意图如图所示。一运动员(含装备)的质量为m,从助滑坡上A点由静止沿坡(曲线轨道)下滑,经最低点B从坡的末端C起跳,在空中飞行一段时间后着陆于着陆坡上的D点。已知A、C的高度差为h1,C、D的高度差为h2,重力加速度大小为g,摩擦阻力和空气阻力不能忽略,运动员可视为质点。则下列判定正确的是
√
√
1.动能与动能变化量的区别
动能没有负值,而动能变化量有正负之分。ΔEk>0表示物体的动能增加,ΔEk<0表示物体的动能减少。
2.对动能定理的理解
(1)做功的过程就是能量转化的过程,动能定理表达式中“=”的意义是一种因果关系在数值上相等的符号。
(2)动能定理中的“力”指的是物体受到的所有力,既包括重力、弹力、摩擦力,也包括电场力、磁场力和其他力,功则为合力所做的总功。
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02
考点二 动能定理的应用
(重难共研类)
【重难诠释】
1.动能定理的适用范围
(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。
2.应用动能定理的解题流程
3.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。
【典例精析】
例1 (2022·福建省龙岩市模拟)如图所示,斜面倾角为θ=37°,物体1放在斜面紧靠挡板处,物体1和斜面间动摩擦因数为μ=0.5,一根不可伸长的柔质轻绳跨过光滑轻质的小定滑轮,绳一端固定在物体1上,另一端固定在物体2上,斜面上方的轻绳与斜面平行,物体2下端固定一长度为h的轻绳,轻绳下端拴在小物体3上,物体1、2、3的质量之比为4∶1∶5,开始时用手托住小物体3,小物体3到地面的高度也为h,此时各段轻绳刚好拉紧,已知物体触地后立即停止运动、不再反弹,重力加速度为g=10 m/s2,sin 37°=0.6,物体3从静止突然放手后,物体1沿斜面上滑的最大距离为
√
【审题指导】(1)物体3落地前对物体1、2、3组成的系统应用动能定理。
(2)需要考虑物体3触地以后,“物体2触地之前物体1停止运动”还是“物体2触地之后物体1停止运动”。
应用动能定理的三点注意
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.动能定理是标量式,解题时不能分解动能。
【针对训练】
1.【动能定理的应用】
北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所
示。运动员从a处由静止自由滑下,到b处起跳,c点
为a、b之间的最低点,a、c两处的高度差为h。要求
运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍,运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力,则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于
√
2.【应用动能定理求解变力做功】
如图所示,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,轨道