高中物理必修二人教旧版动能和动能定理教师版.docx
《高中物理必修二人教旧版动能和动能定理教师版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理必修二人教旧版动能和动能定理教师版.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
高中物理必修二人教旧版动能和动能定理教师版
动能和动能定理
知识集结
知识元
动能
知识讲解
1．定义：
物体由于运动而具有的能量叫做动能
2．表达式：
3．动能是一个描述物体运动状态的物理量，是标量；只有大小，没有方向；只有正值，没有负值
4．动能是状态量：
计算时v应取物体的瞬时速度
5．具有相对性：
选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般取地面为参考
例题精讲
动能
例1.
关于动能的理解，下列说法正确的是（ ）
A．动能是机械能的一种表现形式，凡是运动的物体都具有动能
B．动能有可能为负值
C．一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，速度变化时，动能一定变化
D．一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，速度变化时，动能一定变化
【答案】A
【解析】
题干解析:
解：
A、动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，运动的物体都就有动能．故A正确．
B、根据Ek=mv2知，质量为正值，速度的平方为正值，则动能一定为正值，故B错误；
C、一定质量的物体，动能变化，则速度的大小一定变化，所以速度一定变化；但是速度变化，动能不一定变化，比如做匀速圆周运动，速度方向变化，大小不变，则动能不变．故C错误；
D、动能不变的物体，速度方向可能变化，则不一定处于平衡状态．故D错误
例2.
某同学将质量为3kg的铅球，以8m/s的速度投出，铅球在出手时的动能是（ ）
A．12J
B．24J
C．96J
D．192J
【答案】C
【解析】
题干解析:
解：
根据动能的定义式Ek=mv2=96J，所以C正确
例3.
两个物体质量比为1：
4，速度大小之比为4：
1，则这两个物体的动能之比为（ ）
A．1：
1
B．1：
4
C．4：
1
D．2：
1
【答案】C
【解析】
题干解析:
解：
根据Ek=mv2得，质量比为1：
4，速度大小比为4：
1，则动能之比为4：
1．故C正确，A、B、D错误
例4.
质量为m的石子从距地面高为H的塔顶以初速v0竖直向下运动，若只考虑重力作用，则石子下落到距地面高为h处时的动能为（g表示重力加速度）（ ）（用运动学公式求解）
A．
B．
C．mv﹣mgh
D．mgh
【答案】C
【解析】
题干解析:
解：
由动能定理得：
mg（H-h）=mv-mv
距地面高为h处时的动能：
mv=mv+mgH﹣mgh
练习1．距地面高为h处，以水平速度v0抛出一个质量为m的小球，若不计空气阻力，则物体落地时的动能为（ ）
A．mv+mghB．mvC．mv﹣mghD．mgh
【答案】A
【解析】解：
落地时竖直方向，由运动学公式v=2gh
则落地时小球速度vt=
可得落地时动能Ekt=mv=mv+mgh
动能定理
知识讲解
一、动能定理的推导
1、建立情景，如下图所示：
光滑水平面上一质量为m的物体，初速度为v1，在水平恒力F作用下移动l距离，速度变为v2
2、推导过程
外力做的总功：
W=Fl
由牛顿第二定律：
F=ma
由运动学公式：
联立可得
即
二、动能定理的应用
应用动能定理解题的一般步骤：
1.确定研究对象，画出草图
2.分析物体的受力情况、分析各力做功的情况（是否做功，正功还是负功，做了多少功）
3.确定物体的初、末状态；明确初、末状态的动能
4.列式求解（注意左边为各个力做功的代数和，右边为动能变化量）
5.对结果进行分析
例题精讲
动能定理
例1.
一人用力踢质量为10kg的皮球，使球由静止以20m/s的速度飞出．假定人踢球瞬间对球平均作用力是200N，球在水平方向运动了20m停止．那么人对球所做的功为（ ）
A．4000J
B．2000J
C．500J
D．1000J
【答案】B
【解析】
题干解析:
解：
瞬时力做功，一般不能用W=Fs计算
在踢球的过程中，人对球所做的功等于球动能的变化量，则W=mv2－0=×10×400J=2000J
例2.
如图所示，运动员把质量为m的足球从水平地面踢出，足球在空中达到的最大高度为h，在最高点时的速度为v，不计空气阻力，重力加速度为g，则运动员踢球时对足球做的功为（ ）
A．
B．mgh
C．
D．mgh+mv2
【答案】C
【解析】
题干解析:
解：
足球被踢起后在运动过程中，只受到重力作用，只有重力做功，足球的机械能守恒，足球到达最高点时，机械能为E=mgh+mv2，由于足球的机械能守恒，则足球刚被踢起时的机械能为E=mgh+mv2，足球获得的机械能等于运动员对足球所做的功，因此运动员对足球做功：
W=mgh+mv2，故ABD错误，C正确
例3.
将一个质量为m的小球从足够高处水平抛出，经过一段时间后，小球的动能为Ek，再经过相同的时间后，小球的动能为2Ek（此时小球未落地），不计空气阻力，重力加速度为g，则小球抛出的初速度大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解析】
题干解析:
解：
由题意可知，由动能定理，经t时间，有：
mg×gt2=Ek-mv02
经过2t时间，有：
mg×g（2t）2=2Ek-mv02
联立求得：
v0=，故D正确，ABC错误
例4.
如图所示，质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数都相同，物体滑到斜面底部C点时的动能分别为Ek1和Ek2，下滑过程中克服摩擦力所做的功分别为W1和W2，则（ ）
A．Ek1＞Ek2 W1＜W2
B．Ek1＞Ek2 W1=W2
C．Ek1=Ek2 W1＞W2
D．Ek1＜Ek2 W1＞W2
【答案】B
【解析】
题干解析:
解：
设斜面的倾角为θ，滑动摩擦力大小为μmgcosθ，则物体克服摩擦力所做的功为μmgscosθ．而scosθ相同，所以克服摩擦力做功相等．
根据动能定理得，mgh﹣μmgscosθ=EK﹣0，
在AC斜面上滑动时重力做功多，克服摩擦力做功相等，则在AC面上滑到底端的动能大于在BC面上滑到底端的动能，即Ek1＞Ek2
例5.
如图所示，小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后恰能通过最高点P，然后落回水平面，不计一切阻力，下列说法中正确的是（ ）
A．小球落地点离O点的水平距离为R
B．小球落地时的动能为
C．小球运动到半圆弧最高点P时向心力恰好为零
D．若将半圆弧轨道上部的
圆弧截去，其他条件不变，则小球能达到的最大高度为2R
【答案】B
【解析】
题干解析:
解：
C、小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后恰能通过最高点P，故在最高点重力作为向心力，那么，小球运动到半圆弧最高点P时向心力不为零，故C错误；
A、小球在最高点有mg=，所以vp=，那么，小球离开P点后做平抛运动，所以有：
2R=gt2，x=vPt==2R，故A错误；
B、小球做平抛运动机械能守恒，故小球落地时的动能为2mgR+m=mgR，故B正确；
D、小球在半圆轨道运动机械能守恒，故若将半圆弧轨道上部的
圆弧截去，小球做上抛运动的初速度为v，则有：
mv2=mgR+m=mgR；
所以，小球竖直上抛运动能向上运动的最大位移为R，那么，小球能达到的最大高度为R，故D错误
例6.
如图所示，一个人用与水平方向成θ=37°角的斜向下的推力F推一个重G=200N的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数为μ=0.5（g=10m/s2）．
（1）求推力F的大小（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．
（2）若人不改变推力F的大小，只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子，推力作用时间t=3s后撤去，求箱子滑行的总位移为多大？
【答案】
%%x=45m
【解析】
题干解析:
解：
（1）选箱子为研究对象，其受力如图所示，由平衡条件知：
Fcos37°=f1=μFN﹣﹣﹣①FN=G+Fsin37°﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②得：
F==200N；
（2）受力分析及运动过程如右图所示．前3s内：
a1===5m/s23s末：
v1=a1t1=15m/s，前3s内的位移：
x1=a1=22.5m；撤去F后：
a2===-5m/s2箱子还能滑行x2，由：
0﹣v12=2a2x2；得x2==22.5m所以箱子通过的总位移：
x=x1+x2=45m．
例7.
在水平面上，一辆遥控玩具汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v=2m/s时，立即关闭电机直到车停止，车的v﹣t图象如图所示．设汽车所受阻力f大小不变，在加速和减速过程中汽车克服阻力做功分别为W1和W2，电机提供的牵引力F做功为W．下列说法正确的是（ ）
A．W=W1+W2
B．F=3f
C．W1=W2
D．汽车全程的平均速度大小为1.5m/s
【答案】A
【解析】
题干解析:
解：
A、在整个过程中，根据能量的转化和守恒可知，电动机的牵引力F的功等于汽车在加速和减速过程中汽车克服阻力做功W1和W2的和，即为：
W=W1+W2，故A正确．
B、在该过程中，汽车的初末速度都为零，由图可知，牵引力F作用的时间为1s，摩擦力f作用的时间为4s，由动量定理有：
F×1﹣f×4=0，解得：
F=4f，故B错误．
C、在整个过程中，摩擦力的大小没有变化，由图可知，前后两段时间之比为1：
3，所以前后两段时间内的位移之比为1：
3，即为3W1=W2，故C错误．
D、由图象可知，汽车全程的平均速度大小为==1m/s，故D错误
例8.
质量为1kg的物体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的图线如图所示，g取10m/s2，则以下说法中正确的是（ ）
A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.2
C．物体滑行的总时间为4s
D．物体滑行的总时间为2s
【答案】C
【解析】
题干解析:
解：
AB、由图象可知，该过程中初动能EK1=50J，末动能为：
EK2=0J，位移为：
x=20m，
则可知，EK1=mv12=50J，
解得初速度为：
v1=10m/s，
由动能定理得：
EK2﹣EK1=﹣fx，
解得：
f=2.5N=μmg，μ=0.25，故AB错误；
CD、物体加速度a==μg=0.25×10=2.5m/s2，
由速度公式可得，物体运动时间t==4s，故C正确，D错误
例9.
一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处．物块初动能为Ek0，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能Ek与位移x关系的图线是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】
题干解析:
解：
设斜面的倾角为θ，物块的质量为m，沿斜面向上为位移正方向；根据动能定理可得：
上滑过程中：
﹣mgxsinθ﹣μmgxcosθ=Ek﹣Ek0所以Ek=Ek0﹣（mgsinθ+μmgcosθ）x
下滑过程中：
mgx′sinθ﹣μmgx′cosθ=Ek﹣0所以Ek=（mgsinθ﹣μmgcosθ）x′
可得上滑过程及下滑过程动能的变化都为线性，BD错误
注意下滑过程动能与位移的关系是相对于原点的，区分A、C选项
C正确、A错误
当堂练习
升级会员 