第六章 第2讲 动能定理及其应用-2024年高考物理一轮复习核心考点精梳细讲课件

这是一份第六章 第2讲 动能定理及其应用-2024年高考物理一轮复习核心考点精梳细讲课件，共31页。PPT课件主要包含了板块摩擦模型，斜面摩擦模型，得W＝3000J，得h＝138m，变力做功模型，得L＝5m等内容，欢迎下载使用。

1.动能(1)定义：物体由于运动而具有的能量叫作动能.(2)公式：Ek＝ ，单位：焦耳(J).1 J＝1 N·m＝1 kg·m2/s2.(3)动能是标量、状态量.
2.动能定理(1)内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中______ __.(2)表达式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1＝ .(3)物理意义： 做的功是物体动能变化的量度.
注意:动能定理适用恒力、变力、单过程、多过程等一切情况
第2讲　动能定理及其应用
应用动能定理的解题步骤
(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)当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；也可以全过程应用动能定理求解.(3)动能是标量，动能定理是标量式，解题时不能分解动能.(4)列动能定理方程时，必须明确各力做功的正、负，确实难以判断的先假定为正功，最后根据结果加以检验.
应用动能定理的注意事项
3.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)应用动能定理的关键在于准确分析研究对象的受力情况及运动情况，可以画出运动过程的草图，借助草图理解物理过程之间的关系.(3)当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；也可以全过程应用动能定理.(4)列动能定理方程时，必须明确各力做功的正、负，确实难以判断的先假定为正功，最后根据结果加以检验.
思考：一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现给B一个初速度，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，分别对A和B列动能定理。
1.各自列动能定理，位移和速度需要带相对地的。
2.摩擦生热等于摩擦力乘相对位移。
例1： (多选)如图所示，一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的外力F拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离．在此过程中(　 　)A.外力F做的功等于A和B动能的增量B.B对A的摩擦力所做的功，等于A的动能增量C.A对B的摩擦力所做的功，等于B对A的摩擦力所做的功D.外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
思考：三个完全相同的球在3个斜面顶端自由滑下，三个斜面跟球的动摩擦因数也相等，试分析到达斜面低端三个球的速度大小。
1.沿斜面W克f等于沿对应水平面的W克f
2.光滑等底斜面450时间最短
思考：若三个小球从光滑的等底斜面顶端自由滑下，哪个时间最短？
例2　(2019·辽宁大连市高三月考)如图1所示，一名滑雪爱好者从离地h＝40 m高的山坡上A点由静止沿两段坡度不同的直雪道AD、DC滑下，滑到坡底C时的速度大小v＝20 m/s.已知滑雪爱好者的质量m＝60 kg，滑雪板与雪道间的动摩擦因数μ＝0.25，BC间的距离L＝100 m，重力加速度g＝10 m/s2，忽略在D点损失的机械能，则下滑过程中滑雪爱好者做的功为( )A.3 000 J B.4 000 J C.5 000 J D.6 000 J
1.(动能定理的理解)(2018·天津卷·2)滑雪运动深受人民群众喜爱.如图3所示，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，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中( )A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变
解析　运动员从A点滑到B点的过程中速率不变，则运动员做匀速圆周运动，其所受合外力指向圆心，A错误；
由动能定理知，运动员匀速率下滑动能不变，合外力做功为零，C正确；运动员下滑过程中动能不变，重力势能减小，机械能减小，D错误.
如图所示，运动员受到的沿圆弧切线方向的合力为零，即Ff＝mgsin α，下滑过程中α减小，sin α变小，故摩擦力Ff变小，B错误；
2.(动能定理的应用)(多选)(2019·宁夏银川市质检)如图4所示为一滑草场.某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，载人滑草车与草地之间的动摩擦因数均为μ.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计载人滑草车在两段滑道交接处的能量损失，重力加速度大小为g，sin 37°＝0.6， cs 37°＝0.8).则( )
载人滑草车克服摩擦力做功为2mgh，选项C错误；
例3:(2017·上海卷·19)如图，与水平面夹角θ＝37°的斜面和半径R＝0.4 m的光滑圆轨道相切于B点，且固定于竖直平面内.滑块从斜面上的A点由静止释放，经B点后沿圆轨道运动，通过最高点C时轨道对滑块的弹力为零.已知滑块与斜面间动摩擦因数μ＝0.25.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)求：(1)滑块在C点的速度大小vC；(2)滑块在B点的速度大小vB；(3)A、B两点间的高度差h.
例4　(2020·四川雅安市期末)如图5所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的压力为2mg，重力加速度大小为g.质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为( )
3.(应用动能定理求变力做功)(2019·河南郑州市高一月考)质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示.已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为(重力加速度大小为g)( )C.μmgs D.μmg(s＋x)
四、动能定理中的图象模型
1.弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义.2.由物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量函数关系式.3.将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比，找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积等所表示的物理意义，分析解答问题，或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量.
例5　(2019·全国卷Ⅲ·17)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用.距地面高度h在3 m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示.重力加速度取10 m/s2.该物体的质量为（ ）A.2 kg B.1.5 kg C.1 kg D.0.5 kg
解析　法一：特殊值法画出运动示意图.设该外力的大小为F，据动能定理知A→B(上升过程)：－(mg＋F)h＝EkB－EkAB→A(下落过程)：(mg－F)h＝EkA′－EkB′整理以上两式并代入数据得mgh＝30 J，解得物体的质量m＝1 kg，选项C正确.
法二：写表达式根据斜率求解上升过程：－(mg＋F)h＝Ek－Ek0，则Ek＝－(mg＋F)h＋Ek0下降过程：(mg－F)h＝Ek′－Ek0′，则Ek′＝(mg－F)h＋Ek0′，
联立可得m＝1 kg，选项C正确.
例6　如图甲所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面AB的A处连接一粗糙水平面OA，OA长为4 m.有一质量为m的滑块，从O处由静止开始受一水平向右的力F作用.F在水平面上按图乙所示的规律变化.滑块与OA间的动摩擦因数μ＝0.25，g取10 m/s2，试求：(1)滑块运动到A处的速度大小；(2)不计滑块在A处的速率变化，滑块沿斜面AB向上运动的最远距离是多少
解:(1)WF＝(2mg×2－0.5mg×1) J＝3.5mg(J)
Wf＝－μmg·xOA＝－mg(J)
4.(动能定理与a－t图象结合)(2021·山西太原市模拟)用传感器研究质量为2 kg的物体由静止开始做直线运动的规律时，在计算机上得到0～6 s内物体的加速度随时间变化的关系如图9所示.下列说法正确的是A.0～6 s内物体先向正方向运动，后向负 方向运动B.0～6 s内物体在4 s时的速度最大C.物体在2～4 s内的速度不变D.0～4 s内合力对物体做的功等于0～6 s 内合力对物体做的功
由题图可知物体在2～4 s内加速度不变，做匀加速直线运动，速度变大，C项错误；
5.(动能定理与Ek－x图象结合)(2020·湖北高三月考)质量为2 kg的物块放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，物块的动能Ek与其发生的位移x之间的关系如图10所示.已知物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是A.x＝1 m时速度大小为2 m/sB.x＝3 m时物块的加速度大小为2.5 m/s2C.在前4 m位移过程中拉力对物块做的功为9 JD.在前4 m位移过程中物块所经历的时间为2.8 s
同理，当x＝2 m时动能为4 J，v2＝2 m/s；当x＝4 m时动能为9 J，v4＝3 m/s，则2～4 m内有2a2x2＝v42－v22，解得2～4 m内物块的加速度为a2＝1.25 m/s2，故B错误.
对物体运动全过程，由动能定理得：WF＋(－μmgx4)＝Ek末－0，解得WF＝25 J，故C错误.