高考物理动能定理及其应用考点总结(编辑修改稿)

高考物理动能定理及其应用考点总结(编辑修改稿)内容摘要：

．单位： ,1 J＝ 1 Nm＝ 1 kgm2/s2. 2．公式： Ek＝ . 运动 mv2 J 标量 动能是状态量，其表达式中的 v是瞬时速度，但动能的变化量是过程量． 二、动能定理 1．内容： 在一个过程中对物体所做的功，等于物体在 这个过程中 ． 2．表达式： W＝ Ek2－ Ek1＝ . 3．物理意义： 动能定理指出了外力对物体所做的总功与 物体 之间的关系，即合外力的功是物体 的量度． mv22－ mv12 动能变化量 动能变化 力 动能的变化 4．动能定理的适用条件 (1)动能定理既适用于直线运动，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 ． 曲线运动 变力做功 不同时作用 1．计算外力对物体做的总功时，应明确各个力所做功的 正负，然后求所有外力做功的代数和；求动能变化时， 应明确动能没有负值，动能的变化为末动能减去初动能． 2．位移和速度必须是相对于同一个参考系而言的，一般以 地面为参考系． 3．动能定理应用广泛，直线运动、曲线运动、恒力做功、 变力做功、同时做功、分段做功等各种情况均适用． 4．动能定理既适用于一个持续的过程，也适用于分段过 程的全过程． 动能定理说明了外力对物体所做的总功和动能变 化间的一种因果关系和数量关系，不可理解为功转变 成了物体的动能． 1．一个质量为 kg的弹性小球，在光滑水平面上以 6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小 Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小 W为 ( ) A． Δv＝ 0 B． Δv＝ 12 m/s C． W＝ J D． W＝ J 解析： 取末速度的方向为正方向，则 v2＝ 6 m/s， v1＝－ 6 m/s，速度变化 Δv＝ v2－ v1＝ 12 m/s， A错误， B正确；小球与墙碰撞过程中，只有墙对小球的作用力做功，由动能定理得： W＝ mv22－ mv12＝ 0，故 C、 D均错误． 答案： B 1．基本步骤 (1)选取研究对象，明确它的运动过程； (2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况： (3)明确研究对象在过程的始末状态的动能 Ek1和 Ek2； (4)列出动能定理的方程 W合 ＝ Ek2－ Ek1及其他必要的解题方 程，进行求解． 2．注意的问题 (1)动能定理的研究对象是单一物体，或者是可以看做单一 物体的物体系统． (2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式．当题目 中涉及到位移时可优先考虑动能定理；处理曲线运动中 的速率问题时也要优先考虑动能定理． (3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考 虑，也可整个过程考虑．但求功时，有些力不是全过程 都作用的，必须根据不同的情况分别对待求出总功． (4)应用动能定理时，必须明确各力做功的正、负．当一个 力做负功时，可设物体克服该力做功为 W，将该力做功 表达为 — W，也可以直接用一字母表示该力做功，使其 字母本身含有负号． 1．应用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受 力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，借助草图理解物理过程和各量关系．有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，在计算外力做功时更应引起注意． 2．高考对该类问题常综合各种力及平抛、圆周运动、牛 顿运动定律等知识，考查学生的理解、推理、分析综 合能力． 2．如图 5－ 2－ 1所示， ABCD是一个盆式容器，盆内侧 壁与盆底 BC的连接处都是一段与 BC相切的圆弧，BC是水平的，其长度 d＝ m．盆边缘的高度为h＝ m．在 A处放一个质量为 m的小物块并让其从静止下滑．已知盆内侧壁是光滑的，而盆底 BC面与小物块间的动摩擦因数为 μ＝ 内来回滑动，最后停下来，则停的地点到 B的距离为 ( ) A． m B． m C． m D． 0 解析： 设小物块在 BC面上运动的路程为 ：μmgs＝ mgh，则 s＝ m＝ 3 m 因为 d＝ m，则 ＝ 6 故小物块停在 B点． 答案： D (2020上海高考 )总质量为 80 kg的跳伞运动员从离地 500 m的直升机上跳下，经过 2 s拉开绳索开启降落伞．如图 5－ 2－ 2所示是跳伞过程中的 v－ t图象，试根据图象求： (g取 10 m/s2) 图 5－ 2－ 2 (1)t＝ 1 s时运动员的加速度和所受阻力的大小； (2)估算 14 s内运动员下落的高度及克服阻力做的功； (3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间． [思路点拨 ] 解答本题时应注意以下三点： (1)运动员在前 2 s内做匀加速直线运动，阻力恒定； (2)v－ t图象与 t轴所围的面积表示运动员下落的高度； (3)2 s～ 14 s内阻力是变力． [课堂笔记 ] (1)从图中可以看出，在 t＝ 2 s内运动员做匀加速运动，其加速度大小为 a＝ m/s2＝ 8 m/s2 设此过程中运动员受到的阻力大小为 Ff，根据牛顿第二定律，有 mg－ Ff＝ ma 得 Ff＝ m(g－ a)＝ 80 (10－ 8)N＝ 160 N. (2)从图中由面积估算得出运动员在 14 s内下落了 h＝ 2 2 m＝ 158 m 根据动能定理，有 mgh－ Wf＝ mv2 所以有 Wf＝ mgh－ mv2 ＝ (80 10 158－ 80 62)J≈ 105 J. (3)14 s后运动员做匀速运动的时间为 t′＝ 运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间为 t总 ＝ t＋ t′＝ (14＋ 57) s＝ 71 s. [答案 ] (1)8 m/s2 160 N (2)158 m 105 J (3)71 s 运动员在 2 s～ 14 s内受到的阻力是变力，不注意这 一点，易出现克服阻力做的功 Wf＝ Ffh＝ 104 J的错 误结果． 如图 5－ 2－ 3所示，一质量为 m＝ 1 kg的物块静止在粗糙水平面上的 A点，从 t＝ 0时刻开始，物块受到按如图 5－ 2－ 4所示规律变化的水平力 F作用并向右运动，第 3 s末物块运动到 B点时速度刚好为 0，第 5 s末物块刚好回到 A点，已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数 μ＝ ，求(g取 10 m/s2)： (1)A与 B间的距离； (2)水平力 F在 5 s内对物块所做的功． [思路点拨 ] A与 B间的距离与物块在后 2 s内的位移大小 相等；水平力 F为变力，求功时应使用动能定理，注意 选取研究过程． [课堂笔记 ] (1)在 3 s～ 5 s内物块在水平恒力 F作用下由 B点匀加速运动到 A点，设加速度为 a， A与 B间的距离为 x，则 F－ μmg＝ ma a＝。