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  • 2021-05-13 发布

高考物理一轮复习专题19动能和动能定理讲含解析1

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专题19 动能和动能定理(讲)‎ ‎1.从近几年高考来看,关于功和功率的考查,多以选择题的形式出现,有时与电流及电磁感应相结合命题.‎ ‎2.功和能的关系一直是高考的“重中之重”,是高考的热点和重点,涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重,而且还经常有压轴题,考查最多的是动能定理和机械能守恒定律,且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题.‎ ‎3.动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点.高考题注重与生产、生活、科技相结合,将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去,能力要求不会降低.‎ ‎1.掌握动能的概念,会求动能的变化量.‎ ‎2.掌握动能定理,并能在实际问题中熟练应用.‎ 一、动能 ‎1.定义:物体由于运动而具有的能.‎ ‎2.表达式:Ek=mv2.‎ ‎3.物理意义:动能是状态量,是标量(填“矢量”或“标量”).‎ 二、动能定理 ‎1.内容:力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化.‎ ‎2.表达式:W=mv-mv=Ek2-Ek1.‎ ‎3.物理意义:合外力的功是物体动能变化的量度.‎ ‎4.适用条件 ‎(1)动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动.‎ ‎(2)既适用于恒力做功,也适用于变力做功.‎ ‎(3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分阶段作用.‎ 考点一 对动能定理的理解及简单应用 ‎1.从两个方面理解动能定理 ‎(1)动能定理公式中体现的三个关系:‎ ‎①数量关系:即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系.可以通过计算物体动能的变化,求合外力的功,进而求得某一力的功.‎ ‎②单位关系,等式两侧物理量的国际单位都是焦耳.‎ ‎③因果关系:合外力的功是引起物体动能变化的原因.‎ ‎(2)动能定理叙述中所说的“外力”,即可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是电场力、磁场力或其他力.‎ ‎2.应用动能定理的注意事项 ‎(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)应用动能定理时,必须明确各力做功的正、负.‎ ‎(3)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.‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1.应用动能定理解题的基本思路 ‎(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初末状态的动能Ek1和Ek2;‎ ‎(4)列动能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解题方程,进行求解.‎ ‎2.应用动能定理求变力做功时应注意的问题 ‎(1)所求的变力的功不一定为总功,故所求的变力的功不一定等于ΔEk.‎ ‎(2)合外力对物体所做的功对应物体动能的变化,而不是对应物体的动能.‎ ‎(3)若有多个力做功时,必须明确各力做功的正负,待求的变力的功若为负功,可以设克服该力做功为W,则表达式中应用-W;也可以设变力的功为W,则字母W本身含有负号.‎ ‎★典型案例★如图,长为L的轻杆一端固定质量为m的小球,另一端有固定转轴O.现使小球在竖直平面内做圆周运动.P为圆周轨道的最高点.若小球通过圆周轨道最低点时的速度大小为,则以下判断正确的是: ( )‎ A.小球不能到达P点 ‎ B.小球到达P点时的速度小于 C.小球能到达P点,但在P点不会受到轻杆的弹力 ‎ D.小球能到达P点,且在P点受到轻杆向下的弹力 ‎【答案】B ‎【名师点睛】搞清向心力的来源,综合牛顿第二定律找速度与力的关系,动能定理联系两个点的速度关系.‎ ‎★针对练习1★将质量为m的物体在高空中以速率υ水平向右抛出,由于风力作用,经过时间t后,物体下落一段高度,速率仍为υ,方向与初速度相反,如图所示.在这一运动过程中,下列关于风力做功的说法,正确的是: ( )‎ υ υ A.风力对物体不做功 B.风力对物体做的功(绝对值)为 C.风力对物体做的功(绝对值)小于 D.由于风力方向未知,不能判断风力做功情况 ‎【答案】C ‎【解析】对物体从开始抛出到速度再次等于v的过程,由动能定理可知:,可知风力对物体做功且不为零,选项A错误;因为 ‎,可知风力对物体做的功(绝对值)小于,选项C正确;故选C.‎ ‎【名师点睛】此题考查了动能定理的应用问题;解题时要分析物体的受力情况及运动的物理过程,知道各个力对物体做功的情况,然后对整个物理过程列出动能定理进行判断;此题立意新颖,考查学生综合分析问题的能力.‎ ‎★针对练习2★如图所示,一物体以‎6m/s的初速度从A点沿AB圆弧下滑到B点,速率仍为‎6m/s,若物体以‎5m/s的初速度从A点沿同一路线滑到B点,则到B点时的速率是: ( )‎ A.大于‎5m/s B.等于‎5m/s C.小于‎5m/s D.不能确定 ‎【答案】A ‎【名师点睛】根据动能定理判断,重力做功和摩擦力做功之和等于物体从A到B过程中动能的变化,由于在第二种情况下物体下滑的速度减小,物体指向圆心方向的合力减小,即减小了物体与圆弧轨道间的弹力,因此摩擦力也减小,克服摩擦力做功减小,根据动能定理判断物体动能的变化大于0,即末动能将大于初动能.本题的关键是根据物体速度大小的变化,通过圆周运动规律确定物体所受摩擦力大小的变化,再根据动能定理求解即可。‎ 考点二 动能定理在多过程中的应用 ‎1.优先考虑应用动能定理的问题 ‎(1)不涉及加速度、时间的问题;‎ ‎(2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题;‎ ‎(3)变力做功的问题;‎ ‎(4)含有F、l、m、v、W、Ek等物理量的力学问题。‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1.应用动能定理解决多过程的解题步骤 ‎2.应用动能定理解决多过程需注意的问题 ‎(1)动能定理适用于物体的直线运动,也适用于曲线运动;适用于恒力做功,也适用于变力做功,力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分段作用.只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可.这些正是动能定理解题的优越性所在.‎ ‎(2)动能定理是计算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.‎ ‎(3)若物体运动的过程中包含几个不同过程,应用动能定理时,可以分段考虑,也可以把全过程作为一整体来处理.‎ ‎(4)在涉及直线运动与平抛运动相结合,直线运动一圆周运动相结合等有关问题时,多用到功能定理方便快捷地解决问题。‎ ‎★典型案例★(多选)将三个不同的斜面如图所示放置,其中斜面1与2底边相同,斜面2和3高度相同,同一物体与三个斜面间的动摩擦因数均相同,在物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端的过程中,下列说法正确的是: ( )‎ A.三种情况下物体损失的机械能ΔE3>ΔE2>ΔE1 B.三种情况下摩擦产生的热量Q1=Q2v2=v3 D.到达底端的速度v1>v2>v3‎ ‎【答案】BD ‎【名师点睛】本题比较简单直接利用功能关系即可求解,易错点在于写出表达式后的数学运算,因此学生要加强练习,提高利用数学知识解决物理问题的能力.‎ ‎★针对练习1★(多选)如图所示,光滑水平面上放着足够长的木板B,木板B上放着木块A,A、B间的接触面粗糙,现在用一水平拉力F作用在A上,使其由静止开始运动,用 代表B对A的摩擦力,代表A对B的摩擦力,则下列情况可能的是: ( )‎ A、拉力F做的功等于A、B系统动能的增加量 B、拉力F做的功大于A、B系统动能的增加量 C、拉力F和B对A做的功之和小于A的动能的增加量 D、A对B做的功等于B的动能的增加量 ‎【答案】AD ‎【名师点睛】本题考查了能量守恒定律和动量定理的运用,解题时要搞清能量转化关系,选择合适的研究对象,利用动能定理列得方程解答;能量守恒定律和动量定理是高考常见的题型,平时的学习中需加强训练.‎ ‎★针对练习2★如图,竖直平面内的轨道Ⅰ和Ⅱ都由两段直杆连接而成,两轨道长度相等.用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B的静止小球,分别沿Ⅰ和Ⅱ推至最高点A,所需时间分别为t1、t2;动能增量分别为△Ek1、△Ek2.假定球在经过轨道转折点前后速度大小不变,且球与Ⅰ、Ⅱ轨道间的动摩擦因数相等,则: ( )‎ A.; B.;‎ C.; D.;‎ ‎【答案】B ‎【解析】因为摩擦力做功,得沿两轨道运动摩擦力做功相等,根据动能定理得:,知两次情况拉力做功相等,摩擦力做功相等,重力做功相等,则动能的变化量相等,作出在两个轨道上运动的速度时间图线如图所示,由于路程相等,则图线与时间轴围成的面积相等,由图可知,,故B正确。‎ ‎【名师点睛】通过动能定理比较动能变化量的关系,难点在于通过速度时间图线比较运动的时间,知道图线的斜率表示加速度,图线与时间轴围成的面积表示位移。‎ ‎ ‎