2024屆高考物理總復(fù)習(xí)第二編：動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用課件

標(biāo)量動(dòng)能的變化合外力曲線運(yùn)動(dòng)變力做功間斷作用情境創(chuàng)設(shè)

滑雪運(yùn)動(dòng)深受人民群眾喜愛(ài)。某滑雪運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB，從滑道的A點(diǎn)滑行到最低點(diǎn)B的過(guò)程中，由于摩擦力的存在，運(yùn)動(dòng)員的速率不變。微點(diǎn)判斷

(1)運(yùn)動(dòng)員由A點(diǎn)到B點(diǎn)速度方向在不斷變化，所以動(dòng)能也在不斷變化。()(2)運(yùn)動(dòng)員所受合力不為零，合外力做功也不為零。

(

)(3)摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功。

()(4)重力和摩擦力的合力做的功為零。

(

)××√√(一)對(duì)動(dòng)能定理的理解(固基點(diǎn))[題點(diǎn)全練通]1．[對(duì)物體動(dòng)能的理解]從地面豎直向上拋出一只小球，小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后落回地面。忽略空氣阻力，該過(guò)程中小球的動(dòng)能Ek與時(shí)間t的關(guān)系圖像是

(

)答案：A2．[對(duì)動(dòng)能定理的理解]如圖所示，輕彈簧一端系在墻上的O點(diǎn)，自由伸長(zhǎng)到B點(diǎn)?，F(xiàn)將小物體靠著彈簧(不拴接)并將彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后由靜止釋放，小物體在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止，則

(

)A．小物體從A到B過(guò)程速度一直增加B．小物體從A到B過(guò)程加速度一直減小C．小物體從B到C過(guò)程中動(dòng)能變化量大小小于克服摩擦力做功D．小物體從A到C過(guò)程中彈簧的彈性勢(shì)能變化量大小等于小物體克服摩擦力做功解析：在A、B間某處物體受到的彈力等于摩擦力，合力為0，速度最大，而在B點(diǎn)只受摩擦力，合力不為零，因此小物體從A到B過(guò)程加速度先減小再增大，速度先增大后減小，故A、B錯(cuò)誤；小物體從B到C過(guò)程中，由動(dòng)能定理得－Wf＝ΔEk，故C錯(cuò)誤；小物體從A到C過(guò)程中，由動(dòng)能定理得W彈－Wf1＝0，故D正確。答案：D

3．[由動(dòng)能定理分析合力做功]

(多選)如圖所示，某質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像為余弦曲線，從圖中可以判斷

(

)A．在0～t1時(shí)間內(nèi)，合力逐漸減小B．在0～t2時(shí)間內(nèi)，合力做正功C．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，合力的功率先增大后減小D．在t2～t4時(shí)間內(nèi)，合力做的總功為零解析：從v-t圖線的斜率表示加速度可知，在0～t1時(shí)間內(nèi)，加速度增大，由牛頓第二定律可知，合力增大，故A錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理知0～t2時(shí)間內(nèi)，動(dòng)能增量為0，即合外力做功為0，故B錯(cuò)誤；t1時(shí)刻，F(xiàn)最大，v＝0，F(xiàn)的功率為0，t2時(shí)刻F＝0，速度最大，F(xiàn)的功率為0，t1～t2時(shí)間內(nèi)，合外力的功率先增大后減小，故C正確；由動(dòng)能定理知t2～t4時(shí)間內(nèi)，動(dòng)能增量為0，即合外力做功為0，故D正確。答案：CD答案：ACD[要點(diǎn)自悟明]1．動(dòng)能與動(dòng)能變化的區(qū)別(1)動(dòng)能與動(dòng)能的變化是兩個(gè)不同的概念，動(dòng)能是狀態(tài)量，動(dòng)能的變化是過(guò)程量。(2)動(dòng)能沒(méi)有負(fù)值，而動(dòng)能變化量有正負(fù)之分。ΔEk>0，表示物體的動(dòng)能增加；ΔEk<0，表示物體的動(dòng)能減少。2．對(duì)動(dòng)能定理的理解(1)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，動(dòng)能定理表達(dá)式中的“＝”有三層關(guān)系：①因果關(guān)系：合力做功是物體動(dòng)能變化的原因。

②數(shù)量關(guān)系：合力的功與動(dòng)能變化可以等量代換。

③單位關(guān)系：國(guó)際單位都是焦耳。(2)動(dòng)能定理中的“力”指物體受到的所有力，既包括重力、彈力、摩擦力，也包括電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力或其他力，功則為合力所做的總功。[規(guī)律方法](1)在恒力作用下的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題可以應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合求解，也可以應(yīng)用動(dòng)能定理求解。(2)在不涉及時(shí)間的問(wèn)題中，可優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理。(3)動(dòng)能定理中的位移和速度均是相對(duì)于同一參考系的，一般以地面為參考系。

考法(二)用動(dòng)能定理求解曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題[例2]

(多選)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.4m的輕桿一端連著質(zhì)量為m＝1kg的小球，另一端用鉸鏈固接于水平地面上的O點(diǎn)，初始時(shí)小球靜止于地面上?，F(xiàn)在桿中點(diǎn)處施加一大小不變、方向始終垂直于桿的力F，輕桿轉(zhuǎn)動(dòng)30°時(shí)撤去F，則小球恰好能到達(dá)最高點(diǎn)。忽略一切摩擦，重力加速度g＝10m/s2，π≈3。下列說(shuō)法正確的是

(

)A．力F所做的功為4JB．力F的大小約為40NC．小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的作用力大小為5ND．撤去F瞬間，小球的速度大小為2m/s[答案]

ABD[規(guī)律方法](1)動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，式中各項(xiàng)均為標(biāo)量，因此，應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)不必關(guān)注速度的具體方向，也不能在某個(gè)方向上列出動(dòng)能定理的表達(dá)式。(2)注意物體所受各力做功的特點(diǎn)，如：重力做功與路徑無(wú)關(guān)，重點(diǎn)關(guān)注始末兩點(diǎn)的高度差，摩擦阻力做功與路徑有關(guān)。

(三)動(dòng)能定理與圖像的綜合問(wèn)題(精研點(diǎn))1．五類(lèi)圖像中所圍“面積”或斜率的意義2．解決動(dòng)能定理與圖像問(wèn)題的基本步驟[答案]

D考法(二)動(dòng)能定理與a-t圖像的綜合[例2]

用傳感器研究質(zhì)量為2kg的物體由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，在計(jì)算機(jī)上得到0～6s內(nèi)物體的加速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

(

)A．0～6s內(nèi)物體先向正方向運(yùn)動(dòng)，后向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B．0～6s內(nèi)物體在4s時(shí)的速度最大C．物體在2～4s內(nèi)速度不變D．0～4s內(nèi)合力對(duì)物體做的功等于0～6s內(nèi)合力對(duì)物體做的功[解析]

a-t圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”等于速度的變化量，由題給圖像可知，0～6s內(nèi)速度變化量為正，物體速度方向不變，物體在0～5s內(nèi)一直加速，5s時(shí)速度最大，A、B均錯(cuò)誤；2～4s內(nèi)物體的加速度不變，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；由題圖可知，t＝4s時(shí)和t＝6s時(shí)

物體速度大小相等，由動(dòng)能定理可知，物體在0～4s內(nèi)和0～6s內(nèi)動(dòng)能變化量相等，合外力對(duì)物體做功也相等，D正確。[答案]

D考法(三)動(dòng)能定理與F-x圖像的綜合[例3]

(多選)如圖甲所示，輕彈簧豎直放置，下端固定在水平地面上，一質(zhì)量為m的小球從離彈簧上端高h(yuǎn)處由靜止釋放。某同學(xué)研究小球落到彈簧上后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程，他以小球開(kāi)始下落的位置為原點(diǎn)，沿豎直向下方向建立坐標(biāo)軸Ox，作出小球所受彈力F的大小隨小球下落的位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。以下判斷正確的是

(

)[答案]

BD考法(四)動(dòng)能定理與v-t、P-t圖像的綜合[例4]

(多選)放在粗糙水平地面上質(zhì)量為0.8kg的物體受到水平拉力的作用，在0～6s內(nèi)其速度與時(shí)間的關(guān)系圖像和該拉力的功率與時(shí)間的關(guān)系圖像分別如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是(g取10m/s2) (

)A．0～6s內(nèi)拉力做的功為140JB．物體在0～2s內(nèi)所受的拉力為4NC．物體與粗糙水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5D．合外力在0～6s內(nèi)做的功與0～2s內(nèi)做的功相等[答案]

AD考法(五)動(dòng)能定理與Ek-h圖像的綜合[例5]

(2022·山東濟(jì)寧高三調(diào)研)(多選)“彈跳小人”(如圖甲所示)是一種深受兒童喜愛(ài)的玩具，其原理如圖乙所示。豎直光滑長(zhǎng)桿固定在地面不動(dòng)，套在桿上的輕質(zhì)彈簧下端不固定，上端與滑塊拴接，滑塊的質(zhì)量為0.80kg?，F(xiàn)在向下壓滑塊，直到彈簧上端離地面高度h＝0.40m時(shí)停止，然后由靜止釋放滑塊?；瑝K的動(dòng)能Ek隨離地高度h變化的圖像如圖丙所示。其中高度從0.80m到1.40m范圍內(nèi)的圖線為直線，其余部分為曲線。若以地面為重力勢(shì)能的參考平面，空氣阻力為恒力，g取10m/s2。則結(jié)合圖像可知

(

)A．彈簧原長(zhǎng)為0.72mB．空氣阻力大小為1.00NC．彈簧的最大彈性勢(shì)能為9.00JD．在彈簧落回地面的瞬間滑塊的動(dòng)能為5.40J[解析]由題圖丙可知，從h＝0.80m開(kāi)始，彈簧下端與地面分離，則知彈簧的原長(zhǎng)為0.80m，故A錯(cuò)誤；從0.80m上升到1.40m過(guò)程，在Ek-h圖像中，根據(jù)動(dòng)能定理知：圖線的斜率大小表示滑塊所受的合外力，由于高度從0.80m上升到1.40m范圍內(nèi)圖像為直線，其余部分為曲線，說(shuō)明滑塊從0.80m上升到1.40m范圍內(nèi)所受作用力為恒力，根據(jù)動(dòng)能定理得－(mg＋f)Δh＝0－Ek，由題圖知Δh＝0.60m，Ek＝5.40J，解得