新高考物理一輪復(fù)習精品課件第6章第2講動能定理及其應(yīng)用（含解析）

這是一份新高考物理一輪復(fù)習精品課件第6章第2講動能定理及其應(yīng)用（含解析），共60頁。PPT課件主要包含了內(nèi)容索引，課時精練，考點一，基礎(chǔ)梳理，動能的，方法技巧，答案35m，答案150N，考點二，考點三等內(nèi)容，歡迎下載使用。
考點一　動能定理的理解和基本應(yīng)用
考點二　應(yīng)用動能定理求變力做功
考點三　動能定理與圖像問題的結(jié)合
動能定理的理解和基本應(yīng)用
1.動能(1)定義：物體由于運動而具有的能量叫作動能.(2)公式：Ek＝ ，單位：焦耳(J).1 J＝1 N·m＝1 kg·m2/s2.(3)動能是標量、狀態(tài)量.2.動能定理(1)內(nèi)容：力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中______ .(2)表達式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1＝ .(3)物理意義：　　做的功是物體動能變化的量度.
1.如果物體所受的合外力為零，那么合外力對物體做功一定為零.(　　)2.物體在合外力作用下做變速運動時，動能一定變化.(　　)3.物體的動能不變，所受的合外力必定為零.(　　)4.合力對物體做正功，物體的動能增加；合力對物體做負功，物體的動能減少.(　　)
1.適用條件(1)動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動.(2)動能定理既適用于恒力做功，也適用于變力做功.(3)力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分階段作用.2.解題流程
3.動能定理的優(yōu)越性應(yīng)用牛頓第二定律和運動學(xué)規(guī)律解題時，涉及到的有關(guān)物理量比較多，對運動過程的細節(jié)也要仔細研究，而應(yīng)用動能定理解題只需考慮外力做功和初、末兩個狀態(tài)的動能，并且可以把不同的運動過程合并為一個全過程來處理.一般情況下，由牛頓第二定律和運動學(xué)規(guī)律能夠解決的問題，用動能定理也可以求解，并且更為簡捷.
4.注意事項(1)動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的，一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系.(2)當物體的運動包含多個不同過程時，可分段應(yīng)用動能定理求解；也可以全過程應(yīng)用動能定理求解.(3)動能是標量，動能定理是標量式，解題時不能分解動能.
例1　(多選)關(guān)于動能定理的表達式W＝Ek2－Ek1，下列說法正確的是A.公式中的W為不包含重力的其他力做的總功B.公式中的W為包含重力在內(nèi)的所有力做的總功，也可通過以下兩種方　式計算：先求每個力的功，再求功的代數(shù)和，或先求合力，再求合力　的功C.公式中的Ek2－Ek1為動能的變化量，當W>0時，動能增加，當WΔEk，A項正確，B項錯誤；W克摩與ΔEk的大小關(guān)系不確定，C、D項錯誤.
考向2　動能定理的簡單計算
例3　如圖所示，物體在距斜面底端5 m處由靜止開始下滑，然后滑上與斜面平滑連接的水平面，若物體與斜面及水平面間的動摩擦因數(shù)均為0.4，斜面傾角為37°.求物體能在水平面上滑行的距離.(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)
對物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示
方法一　分過程列方程：設(shè)物體滑到斜面底端時的速度為v，物體下滑階段FN1＝mgcs 37°，故Ff1＝μFN1＝μmgcs 37°，由動能定理得：
設(shè)物體在水平面上滑行的距離為l2，摩擦力Ff2＝μFN2＝μmg
聯(lián)立以上各式可得l2＝3.5 m.方法二　對全過程由動能定理列方程：mgl1sin 37°－μmgcs 37°·l1－μmgl2＝0解得：l2＝3.5 m.
例4　如圖所示，粗糙水平地面AB與半徑R＝0.4 m的光滑半圓軌道BCD相連接，且在同一豎直平面內(nèi)，O是BCD的圓心，BOD在同一豎直線上.質(zhì)量m＝1 kg的小物塊在9 N的水平恒力F的作用下，從A點由靜止開始做勻加速直線運動.已知xAB＝5 m，小物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，當小物塊運動到B點時撤去力F，取重力加速度g＝10 m/s2，求：(1)小物塊到達B點時速度的大?。?br/>從A到B過程，據(jù)動能定理可得
解得小物塊到達B點時速度的大小為
(2)小物塊運動到D點時，軌道對小物塊作用力的大小.
從B到D過程，據(jù)動能定理可得
在D點由牛頓第二定律可得
聯(lián)立解得小物塊運動到D點時，軌道對小物塊作用力的大小為FN＝150 N.
應(yīng)用動能定理求變力做功
例5　質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運動，起始點A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示.已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x，則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為(重力加速度大小為g)
例6　如圖所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高，質(zhì)量為m的質(zhì)點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的壓力為2mg，重力加速度大小為g.質(zhì)點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為
動能定理與圖像問題的結(jié)合
1.解決圖像問題的基本步驟(1)觀察題目給出的圖像，弄清縱坐標、橫坐標所對應(yīng)的物理量及圖線所表示的物理意義.(2)根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標與橫坐標所對應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式.(3)將推導(dǎo)出的物理規(guī)律與數(shù)學(xué)上與之相對應(yīng)的標準函數(shù)關(guān)系式相對比，找出圖線的斜率、截距、圖線的交點、圖與坐標軸圍成的面積等所表示的物理意義，分析解答問題，或者利用函數(shù)圖線上的特定值代入函數(shù)關(guān)系式求物理量.
2.圖像所圍“面積”和圖像斜率的含義
考向1　Ek－x(W－x)圖像問題
例7　(2019·全國卷Ⅲ·17)從地面豎直向上拋出一物體，物體在運動過程中除受到重力外，還受到一大小不變、方向始終與運動方向相反的外力作用.距地面高度h在3 m以內(nèi)時，物體上升、下落過程中動能Ek隨h的變化如圖所示.重力加速度取10 m/s2.該物體的質(zhì)量為A.2 kg B.1.5 kgC.1 kg D.0.5 kg
法一：特殊值法畫出運動示意圖.設(shè)該外力的大小為F，據(jù)動能定理知A→B(上升過程)：－(mg＋F)h＝EkB－EkAB→A(下落過程)：(mg－F)h＝EkA′－EkB′整理以上兩式并代入數(shù)據(jù)得物體的質(zhì)量m＝1 kg，選項C正確.法二：寫表達式根據(jù)斜率求解上升過程：－(mg＋F)h＝Ek－Ek0，
則Ek＝－(mg＋F)h＋Ek0下落過程：(mg－F)h＝Ek′－Ek0′，則Ek′＝(mg－F)h＋Ek0′，
聯(lián)立可得m＝1 kg，選項C正確.
考向2　F－x圖像與動能定理的結(jié)合
例8　(多選)在某一粗糙的水平面上，一質(zhì)量為2 kg的物體在水平恒定拉力的作用下做勻速直線運動，當運動一段時間后，拉力逐漸減小，且當拉力減小到零時，物體剛好停止運動，圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖像.已知重力加速度g取10 m/s2.根據(jù)以上信息能精確得出或估算得出的物理量有A.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)B.合外力對物體所做的功C.物體做勻速運動時的速度D.物體運動的時間
物體做勻速直線運動時，受力平衡，拉力F0與滑動摩擦力Ff大小相等，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ＝ ＝0.35，A正確；減速過程由動能定理得WF＋Wf＝0－ mv2，根據(jù)F－x圖像中圖線與坐標軸圍成的面積可以估算力F做的功WF，而Wf＝－μmgx，由此可求得合外力對物體所做的功，及物體做勻速運動時的速度v，B、C正確；因為物體做變加速運動，所以運動時間無法求出，D錯誤.
考向3　其他圖像與動能定理的結(jié)合
例9　(2018·江蘇卷·4)從地面豎直向上拋出一只小球，小球運動一段時間后落回地面.忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖像是
小球做豎直上拋運動，設(shè)初速度為v0，則v＝v0－gt
Ek與t為二次函數(shù)關(guān)系，故A正確.
例10　(多選)放在粗糙水平地面上質(zhì)量為0.8 kg的物體受到水平拉力的作用，在0～6 s內(nèi)其速度與時間的關(guān)系圖像和該拉力的功率與時間的關(guān)系圖像分別如圖甲、乙所示.下列說法中正確的是(g取10 m/s2)A.0～6 s內(nèi)拉力做的功為140 JB.物體在0～2 s內(nèi)所受的拉力為4 NC.物體與粗糙水平地面間的動摩擦因數(shù)　為0.5D.合外力在0～6 s內(nèi)做的功與0～2 s內(nèi)做的功相等
由物體在2～6 s內(nèi)做勻速運動可知，F(xiàn)′＝μmg，可求得μ＝0.25，C錯誤；
1.(多選)如圖所示，電梯質(zhì)量為M，在它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體.電梯在鋼索的拉力作用下豎直向上加速運動，當電梯的速度由v1增大到v2時，上升高度為H，重力加速度為g，則在這個過程中，下列說法正確的是
2.如圖所示，運動員把質(zhì)量為m的足球由靜止從水平地面踢出，足球在空中達到的最高點高度為h，在最高點時的速度為v，不計空氣阻力，重力加速度為g，下列說法正確的是
足球被踢起后，在運動過程中只受到重力作用，只有重力做功，重力做功為－mgh，即克服重力做功mgh，B、D錯誤；
3.如圖所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一質(zhì)量為m的小球向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面.設(shè)小球在斜面最低點A的速度為v，壓縮彈簧至C點時彈簧最短，C點距地面高度為h，重力加速度為g，則小球從A到C的過程中彈簧彈力做功是
4.一質(zhì)量為m＝0.2 kg的物體，在合外力F作用下由靜止開始做直線運動，F(xiàn)與位移x的關(guān)系圖像如圖所示，由圖像可知A.在x＝0到x＝1 m過程中，物體做勻加速直線運動，運動　時間t＝0.2 sB.在x＝0到x＝2 m過程中，物體做變加速直線運動，F(xiàn)做　功5 JC.物體運動到x＝2 m時，物體的瞬時速度為5 m/sD.物體運動到x＝2 m時，物體的瞬時速度為2 m/s
5.如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于光滑水平面上，一根繩子跨過定滑輪一端固定在物體上，另一端在力F作用下，物體由靜止開始運動到繩與水平方向的夾角α＝45°時繩以速度v0豎直向下運動，此過程中，繩的拉力對物體做的功為
6.(2022·湖南懷化市模擬)如圖所示，DO是水平面，AB是斜面，初速度為v0的物體從D點出發(fā)沿DBA滑動到頂點A時速度剛好為零，如果斜面改為AC，讓該物體從D點出發(fā)沿DCA滑動到A點且速度剛好為零，則物體具有的初速度(已知物體與斜面及水平面之間的動摩擦因數(shù)處處相同且不為零，不計B、C處能量損失)A.等于v0 B.大于v0C.小于v0 D.取決于斜面
7.如圖所示，一質(zhì)量為m＝0.5 kg的小滑塊，在F＝4 N水平拉力的作用下，從水平面上的A處由靜止開始運動，滑行x＝1.75 m后由B處滑上傾角為37°的光滑固定斜面，滑上斜面后拉力的大小保持不變，方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏?，滑動一段時間后撤去拉力.已知小滑塊沿斜面上滑到的最高點C距B點為L＝2 m，小滑塊最后恰好停在A處.不計B處能量損失，g取10 m/s2，已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.試求：(1)小滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ；
小滑塊由C運動到A，由動能定理得mgLsin 37°－μmgx＝0
(2)小滑塊在斜面上運動時，拉力作用的距離x0；
小滑塊在斜面上運動時，設(shè)拉力作用的距離為x0小滑塊由A運動到C，由動能定理得Fx－μmgx＋Fx0－mgLsin 37°＝0解得x0＝1.25 m
(3)小滑塊在斜面上運動時，拉力作用的時間t.
小滑塊由A運動到B，由動能定理得
在斜面上，由牛頓第二定律得F－mgsin 37°＝ma
聯(lián)立解得t＝0.5 s.
8.(2022·湖北高三月考)質(zhì)量為2 kg的物塊放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開始運動，物塊的動能Ek與其發(fā)生的位移x之間的關(guān)系如圖所示.已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2，則下列說法正確的是A.x＝1 m時速度大小為2 m/sB.x＝3 m時物塊的加速度大小為2.5 m/s2C.在前4 m位移過程中拉力對物塊做的功為9 JD.在前4 m位移過程中物塊所經(jīng)歷的時間為2.8 s
同理，當x＝2 m時動能為4 J，v2＝2 m/s；當x＝4 m時動能為9 J，v4＝3 m/s，則2～4 m內(nèi)有2a2x2＝v42－v22，解得2～4 m內(nèi)物塊的加速度為a2＝1.25 m/s2，故B錯誤.
對物塊運動全過程，由動能定理得：WF＋(－μmgx4)＝Ek末－0，解得WF＝25 J，故C錯誤.
9.(多選)如圖所示，半圓形光滑軌道BC與水平光滑軌道平滑連接.小物體在水平恒力F作用下，從水平軌道上的P點，由靜止開始運動，運動到B點撤去外力F，小物體由C點離開半圓軌道后落在P點右側(cè)區(qū)域.已知PB＝3R，重力加速度為g，F(xiàn)的大小可能為
故B、C正確，A、D錯誤.
10.(多選)如圖所示為一滑草場.某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面夾角分別為45°和37°的滑道組成，載人滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)均為μ.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計載人滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，重力加速度大小為g，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8).則
載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh，選項C錯誤；
11.如圖所示，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平.一質(zhì)量為m的小球(可看成質(zhì)點)從P點上方高為R處由靜止開始下落，恰好從P點進入軌道.小球滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力大小為4mg，g為重力加速度.用W表示小球從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功，則
12.如圖甲所示，長為4 m的水平軌道AB與半徑為R＝0.6 m的豎直半圓弧軌道BC在B處相連接，有一質(zhì)量為1 kg的滑塊(可視為質(zhì)點)，從A處由靜止開始受水平向右的力F作用，F(xiàn)的大小隨位移變化的關(guān)系如圖乙所示，滑塊與AB間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.25，與BC間的動摩擦因數(shù)未知，g取10 m/s2.求：
(1)滑塊到達B處時的速度大??；
對滑塊從A到B的過程，由動能定理得
(2)滑塊在水平軌道AB上運動前2 m過程所用的時間；
在前2 m內(nèi)，有F1－μmg＝ma，
(3)若到達B點時撤去力F，滑塊沿半圓弧軌道內(nèi)側(cè)上滑，并恰好能到達最高點C，則滑塊在半圓弧軌道上克服摩擦力所做的功是多少？
當滑塊恰好能到達最高點C時，
對滑塊從B到C的過程，由動能定理得
代入數(shù)值得W＝－5 J，即滑塊在半圓弧軌道上克服摩擦力做的功為5 J.
13.如圖，在豎直平面內(nèi)，一半徑為R的光滑圓弧軌道ABC和水平軌道PA在A點相切，BC為圓弧軌道的直徑，O為圓心，OA和OB之間的夾角為α，sin α＝ .一質(zhì)量為m的小球沿水平軌道向右運動，經(jīng)A點沿圓弧軌道通過C點，落至水平軌道；在整個過程中，除受到重力及軌道作用力外，小球還一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C點所受合力的方向指向圓心，且此時小球?qū)壍赖膲毫η『脼榱?重力加速度大小為g.求：(1)水平恒力的大小和小球到達C點時速度的大?。?br/>設(shè)水平恒力的大小為F0，小球所受重力和水平恒力的合力的大小為F，小球到達C點時速度的大小為vC，
(2)小球到達B點時對圓弧軌道的壓力大小.