第四章 第2讲 动能和动能定理-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮复习讲义（新教材，鲁科版）

第2讲　动能和动能定理 一、动能 1.定义:物体因　　　　而具有的能量。  2.公式:Ek=　　　　　。  3.单位:焦耳,1 J=1 N·　　　　=1 kg·　　　　　。  4.动能的变化:ΔEk=　　　　　=m-m。  5.动能的理解 (1)动能是　　　　。  (2)动能是状态量,与某一时刻、某一位置的　　　　是一一对应关系。 (3)动能具有相对性,对不同的参考系,物体的速度一般有不同的值,也就有不同的　　　　　,一般以　　　　为参考系。  6.动能与速度的关系 (1)数值关系:Ek=mv2,速度越大,动能越大。 (2)瞬时关系:动能和速度具有　　　　对应关系。  (3)变化关系:速度变化,动能　　　　变化;动能变化,速度　　　　变化。  二、动能定理 1.内容:合外力对物体所做的功等于物体动能的　　　　。  2.表达式:W=　　　　　　　。  3.物理意义:W为　　　　做的功,是物体动能变化的量度。  4.适用条件 (1)既适用于直线运动,也适用于　　　　。  (2)既适用于恒力做功,也适用于　　　　。  (3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以不同时作用。 [体育情境] 滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于阻力的存在,运动员的速率v不变。 1.正误辨析 (1)运动员由A点到B点速度方向在不断变化,所以动能也在不断变化。(　　) (2)运动员所受合力不为零,合外力做功也不为零。(　　) (3)运动员的动能不变。(　　) (4)重力和阻力做功的和为零。(　　) 2.根据以上情境,若已知圆弧的半径为R,圆弧AB所对的圆心角为60°,重力加速度大小为g,在从A到B过程中,摩擦力做功为　　　　,运动员对轨道的压力大小　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”),运动员所受向心力　　　　(选填“做正”“不做”或“做负”)功。  考点一　动能定理的理解与基本应用 1.动能与动能变化量的区别 (1)动能是状态量,动能的变化量是过程量,二者是两个不同的概念。 (2)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)三个关系。 数量关系 合外力做的功与物体动能的变化量可以等量代换 单位关系 国际单位都是焦耳 因果关系 合外力做功是物体动能变化的原因 (2)两个优点。 ①只涉及过程中的力、位移和速度,不涉及时间、加速度。 ②只考虑过程的始、末状态,不必关注过程的细节。 (3)利用动能定理分析问题的基本思路。 [例1] [对动能定理的理解] 关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系,下列说法正确的是(　　) A.合外力为零,则合外力做功一定为零 B.合外力做功为零,则合外力一定为零 C.合外力做功越多,则动能一定越大 D.动能不变,则物体合外力一定为零 对动能定理中“力”的两点理解 (1)“力”指的是合外力,可以是重力、弹力、摩擦力、静电力、磁场力或其他力,它们可以同时作用,也可以不同时作用。 (2)“力”既可以是恒力,也可以是变力。 [例2] [动能定理的简单应用] 如图所示,小球以初速度v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回,其返回途中仍经过A点,重力加速度大小为g,小球经过两轨道连接处时无机械能损失。则小球从A点到B点过程和从B点返回A点过程克服摩擦力做的功 　　　　(选填“相同”或“不相同”),返回经过A点的速度大小为　　　　。  动能定理应用中的“三同” (1)力对“物体”做功与“物体”动能变化中“物体”要相同,即同一物体。 (2)由于W=Fscos α和Ek=mv2中的s与v跟参考系的选取有关,故应取同一参考系。 (3)物体做功的“过程”应与物体动能变化的“过程”一致,即同一 过程。 考点二　应用动能定理解决多过程问题 1.动能定理解决多过程问题的思路。 2.应用动能定理涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时,要注意运用它们的功能特点。 (1)重力做的功取决于物体的初、末位置,与路径无关。 (2)大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力的大小与路程的乘积。 (3)弹簧弹力做功与路径无关。 [例3] [动能定理在多过程问题中的应用](2021·全国乙卷,24)一篮球质量为m=0.60 kg,一运动员使其从距地面高度为h1=1.8 m处由静止自由落下,反弹高度为h2=1.2 m。若使篮球从距地面h3=1.5 m 的高度由静止下落,并在开始下落的同时向下拍球,球落地后反弹的高度也为1.5 m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力,作用时间为t=0.20 s;该篮球每次与地面碰撞前后的动能的比值不变。重力加速度大小取