高考物理一轮复习第5章第2节动能定理及其应用课件

这是一份高考物理一轮复习第5章第2节动能定理及其应用课件，共52页。PPT课件主要包含了链接教材·夯基固本，细研考点·突破题型，常见图像的意义，答案30m等内容，欢迎下载使用。

一、动能 1．定义：物体由于____而具有的能量。 2．公式：Ek＝ ，v为瞬时速度，动能是状态量。 3．单位：____，1 J＝1 N·m＝1 kg·m2/s2。 4．标矢性：动能是____，只有正值。 5．动能的变化量：ΔEk＝Ek2－Ek1＝______________。
二、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动能的变化。 2．表达式：W＝ΔEk＝______________。 3．物理意义：______对物体做的功是物体动能变化的量度。 4．适用条件 (1)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__________。
一、易错易混辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化。(　　) (2)动能不变的物体一定处于平衡状态。(　　) (3)如果物体所受的合外力为零，那么合外力对物体做功一定为零。(　　)
(4)物体在合外力作用下做变速运动时，动能一定变化。(　　) (5)物体的动能不变，所受的合外力必定为零。(　　) (6)做自由落体运动的物体，动能与时间的二次方成正比。(　　)
二、教材习题衍生 1．(人教版必修第二册改编)一同学将地面上一质量m＝400 g的足球沿与水平方向成θ＝45°角踢出，足球与脚分开时的速度大小为10 m/s，不计空气阻力，足球可看作质点，重力加速度g取10 m/s2。则该同学踢球时对足球做的功为(　　) A．200 J B．100 J C．20 J D．10 J
2．(鲁科版必修第二册改编)冰壶是冬奥会的比赛项目，将一个冰壶以一定初速度推出后将运动一段距离停下来。换一个材料相同、质量更大的冰壶，以相同的初速度推出后，冰壶运动的距离将(　　) A．不变 B．变小 C．变大 D．无法判断
3．(人教版必修第二册改编)如图所示，倾角 θ＝37°的斜面AB与水平面平滑连接于B点，A、B两点之间的距离x0＝3 m，质量m＝3 kg的小物块与斜面及水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.4。当小物块从A点由静止开始沿斜面下滑的同时，对小物块施加一个水平向左的恒力F(图中未画出)，g取10 m/s2。若F＝10 N，小物块从A点由静止开始沿斜面运动到B点时撤去恒力F，求小物块在水平面上滑行的距离x为(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)(　　) A．5.7 m B．4.7 m C．6.5 m D．5.5 m
B　[小物块在斜面上受力如图所示，从A点开始沿ABC路径运动到C点停止过程中，由动能定理可得Fx0cs θ＋mgx0sin θ－Ffx0－μmgx＝0，Ff＝μFN，FN＋Fsin θ＝mgcs θ，代入数据解得：x＝4.7 m，故选项B正确。]
1．对动能定理中“力”的两点理解 (1)“力”指的是合力，包括重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其他力，它们可以同时作用，也可以不同时作用。 (2)力既可以是恒力，也可以是变力。应用动能定理可求变力做的功。
考点1　动能定理的理解　题组通关
2．动能定理公式中体现的“两个关系” (1)数量关系：即合力所做的功与物体动能的变化具有等量替代关系。可以通过计算物体动能的变化，求合力做的功，进而求得某一力做的功。 (2)因果关系：合力做功是引起物体动能变化的原因。
3．三点注意 (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。
[题组突破] 1．(动能定理的理解)如图所示，在高为h的粗糙平台上，有一个质量为m的小球，被一根细线拴在墙上，球与墙间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时速度大小为v。对从烧断细线到小球刚要落地的过程，下列说法正确的是(　　)
2．(动能定理的简单应用)(2021·河北卷)一半径为R的圆柱体水平固定，横截面如图所示，长度为πR、不可伸长的轻细绳，一端固定在圆柱体最高点P处，另一端系一个小球，小球位于P点右侧同一水平高度的Q点时，绳刚好拉直，将小球从Q点由静止释放，当与圆柱体未接触部分的细绳竖直时，小球的速度大小为(重力加速度为g，不计空气阻力)(　　)
考点2　动能定理与图像结合的问题　师生共研
2．解决物理图像问题的基本步骤 (1)观察题目给出的图像，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)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。 (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、图线下方的面积所对应的物理意义，根据对应关系列式解答问题。
[典例1]　(2021·湖北卷)如图甲所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能Ek与运动路程s的关系如图乙所示。重力加速度大小取10 m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为(　　) A．m＝0.7 kg，f＝0.5 N B．m＝0.7 kg，f＝1.0 N C．m＝0.8 kg，f＝0.5 N D．m＝0.8 kg，f＝1.0 N
A　[0～10 m内物块上滑，由动能定理得－mgsin 30°·s－fs＝Ek－Ek0，整理得Ek＝Ek0－(mgsin 30°＋f)s，结合0～10 m内的图像得，斜率的绝对值|k|＝mgsin 30°＋f＝4 N；10～20 m内物块下滑，由动能定理得(mgsin 30°－f)(s－s1)＝Ek，整理得Ek＝(mgsin 30°－f)s－(mgsin 30°－f)s1，结合10～20 m内的图像得，斜率k′＝mgsin 30°－f＝3 N。联立解得f＝0.5 N、m＝0.7 kg，A正确，B、C、D错误。]
规律方法　动能定理与图像结合问题的分析方法 (1)首先看清所给图像的种类(如v-t图像、F-t图像、Ek-t图像等)。 (2)挖掘图像的隐含条件，得出所需要的物理量，如由v-t图像所包围的“面积”求位移，由F-x图像所包围的“面积”求功等。 (3)分析有哪些力做功，根据动能定理列方程，求出相应的物理量。
[跟进训练] 1．(图像的选取)从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是(　　)
A　　　　　B　　　　　C　　　　D
2．(图像信息的应用)(多选)一质量为m的物体静止在水平地面上，在水平拉力的作用下开始运动，图甲是在0～6 s内其速度与时间关系图像，图乙是拉力的功率与时间关系图像，g取10 m/s2。下列判断正确的是(　　) A．拉力的大小为4 N，且保持不变 B．物体的质量为2 kg C．0～6 s内物体克服摩擦力做的功 为24 J D．0～6 s内拉力做的功为156 J
1．动能定理的应用流程
考点3　动能定理求解多过程问题　多维探究
2．求解多过程问题抓好“两状态，一过程” “两状态”即明确研究对象的始、末状态的速度或动能情况；“一过程”即明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息。
角度1　组合运动的多过程问题 [典例2]　如图甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图乙所示的模型。倾角为45°的直轨道AB、半径R＝10 m的光滑竖直圆轨道和倾角为37°的直轨道EF，分别通过水平光滑衔接轨道BC、C′E平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接，EG间的水平距离l＝40 m。现有质量m＝500 kg的过山车，从高h＝40 m处的A点由静止下滑，经BCDC′EF最终停在G点。过山车与轨道AB、EF间的动摩擦因数均为μ1＝0.2，与减速直轨道FG间的动摩擦因数μ2＝0.75。过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，g取10 m/s2。求：
浙江1月卷 2022·T20
浙江6月卷 2022·T13
甲　　　　　　　　　　乙　
(1)过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；
(2)过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力大小；
[答案]　7×103 N　
(3)减速直轨道FG的长度x(已知sin 37°＝0.6，cs 37° ＝0.8)。
角度2　往复运动的多过程问题 [典例3]　(多选)(2023·湖南长郡中学模拟)如图所示，倾角为θ的固定斜面AB段粗糙，BP段光滑，一轻弹簧下端固定于斜面底端P点，弹簧处于原长时上端位于B点，质量为m的物体(可视为质点)从A点由静止释放，将弹簧第1次压缩后恰好能回到AB的中点Q。已知A、B间的距离为x，重力加速度为g，则(　　)
湖南卷 2022·T14
规律方法　应用动能定理求多过程问题的技巧 (1)运用动能定理解决多过程问题时，有两种思路：一种是全过程列式，另一种是分段列式。 (2)全过程列式时，涉及重力、弹簧弹力、大小恒定的阻力或摩擦力做功，要注意运用它们的特点： ①重力做的功取决于物体的初、末位置，与路径无关； ②大小恒定的阻力或摩擦力做的功等于力的大小与路程的乘积； ③弹簧弹力做功与路径无关。
[跟进训练] 1．(往复运动的多过程问题)如图所示，两倾角均为θ的光滑斜面对接后固定水平地面上，O点为斜面的最低点。一个小物块从右侧斜面上高为H处由静止滑下，在两个斜面上做往复运动。小物块每次通过O点时都会有动能损失，损失的动能为小物块当次到达O点时动能的5%。小物块从开始下滑到停止的过程中运动的总路程为(　　)
2．(组合运动的多过程问题)如图所示，半圆形光滑轨道 竖直固定在AB杆上，杆长L＝1 m，半圆与水平方向相 切于B点，半径R＝0.5 m，距其右侧一定水平距离处固 定一个斜面体。斜面C端离地高度h＝0.8 m，E端固定一 轻弹簧，弹簧原长为DE，DE＝0.375 m，斜面CD段粗糙而DE段光滑。现将一质量为1 kg的物块(可看作质点)从圆轨道某处静止释放，离开最低点B后恰能落到斜面顶端C处，且速度方向恰好平行于斜面，物块沿斜面下滑压缩弹簧后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回到最高点C。斜面倾角θ＝53°，重力加速度g＝10 m/s2。已知sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，求：
(1)物块运动到B点时对轨道的压力大小；
[答案]　14.5 N　
(2)物块在粗糙斜面CD段上能滑行的总路程s。