2025届高考物理专题复习--动能定理 课件（共48张ppt）

(共48张PPT)
　
动能定理
知识回顾
【课程标准】对本章的要求
1．理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。　
2．理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。　
3．理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。
定性了解弹性势能。　
4．通过实验，验证机械能守恒定律，理解机械能守恒定律，
体会守恒观念对认识物理规律的重要性。　
5．能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。
　
实验七：验证机械能守恒定律
知识回顾
一、对动能的理解
1．定义：物体由于__________而具有的能量
2．公式：Ek＝mv2；单位：________________，符号：J
3．矢标性：动能是__________，且只有正值
4．动能的变化量：ΔEk＝________________
知识回顾
二、对动能定理的理解
1．内容：合力对物体所做的功等于物体__________________
2．表达式：W＝____________
3．物理意义：合外力做的功是物体动能变化的量度
4．适用范围
(1)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
5．动能与动能的变化
(1)动能与动能的变化是两个不同的概念，动能是状态量，动能的变化是过程量。
(2)动能没有负值，而动能变化量有正负之分。ΔEk>0表示物体的动能增加，ΔEk<0表示物体的动能减少。
6．三个关系
7．表达式W＝Ek2－Ek1的理解
(1)W是合外力的功，不要与某个力的功混淆。
(2)Ek2－Ek1是末动能与初动能的差。
(3)动能定理的表达式是标量式，与速度方向无关。
(4)应用动能定理时，要明确针对哪个物体，哪个过程。
8．动能定理既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程，既适用于直线运动也适用于曲线运动，既适用于单个物体也适用于多个物体，特别是变力及多过程问题，动能定理更具有优越性。
考点2　动能定理及其应用
一、应用动能定理解题的一般步骤
提示　动能是标量,动能定理是标量式,解题时不能分解动能。
1．如图所示，将质量为m的小球从高为h处以初速度水平抛出，落地时速度大小为v，方向与水平面成θ角，空气阻力不能忽略，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．重力对小球做的功为
B．落地时小球重力的功率为mgv
C．合外力对小球做的功为
D．空气阻力对小球做的功为-mgh
D
2.【2024安徽】某同学参加户外拓展活动，遵照安全规范，坐在滑板上，从高为h的粗糙斜坡顶端由静止下滑，至底端时速度为v．已知人与滑板的总质量为m，可视为质点．重力加速度大小为g，不计空气阻力．则此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为（ ）
A．mgh
B．
C．mgh+
D．mgh
D
【例2】 一质点做曲线运动，在前一段时间内速度大小由v增大到2v，在随后的一段时间内速度大小由2v增大到5v。前后两段时间内，合外力对质点做功分别为W1和W2，则W1和W2的关系正确的是(　　)
A．W2＝3W1　　 　　　
B．W2＝4W1
C．W2＝6W1
D．W2＝7W1
D
例3【2023新课标】无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g)(　　)
A．0
B．mgh
C．mv2－mgh
D．mv2＋mgh
B
【例4】一位同学设计的直角输送推料装置如图所示，导轨输送线A与倾角θ＝37°、长度L＝3.5 m 的导轨输送线B平滑连接。每相同时间间隔有一个质量m＝1 kg的料盒通过输送线A被送到推杆前并处于静止状态，推杆将其沿输送线B推动距离L0＝0.1 m后，快速缩回到原推料处，料盒离开推杆后恰能到达输送线B的顶端。已知输送线B与料盒间的动摩擦因数μ＝0.1，整个过程料盒可视为质点，输送线B静止不动，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)料盒离开推杆后，在输送线B上滑行的加速度；
(2)推杆对每个料盒做的功。
3．如图所示，半径分别为2R和R的圆轨道A、B竖直固定在水平地面上，质量为m、可视为质点的小球以一定的初速度滑上圆轨道，并先后刚好通过圆轨道A和圆轨道B的最高点，则小球从A轨道的最高点运动到B轨道的最高点的过程中克服阻力做的功为（重力加速度为g）（ ）
A．
B．mgR
C．2mgR
D．
D
4．如图所示，在光滑四分之一圆弧轨道的顶端a点，质量为m的物块（可视为质点）由静止开始下滑，经圆弧最低点b滑上粗糙水平面，圆弧轨道在b点与水平轨道平滑相接，物块最终滑至c点停止。若圆弧轨道半径为R，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的是（　　）
A．物块滑到b点时的速度为
B．物块滑到b点时对b点的压力是mg
C．整个过程中物块机械能守恒
D．c点与b点的距离为
D
5．如图所示，竖直平面内固定一内壁粗糙的半圆弧槽，半径为2R，一质量为m的滑块（可视为质点）从距半圆弧槽D点正上方3R的A点自由下落，经过半圆弧槽后，滑块从半圆弧槽的左端冲出，刚好到达距半圆弧槽正上方2R的B点。不计空气阻力，重力加速度为g，则以下说法错误的是（　 ）
A．滑块第一次到达半圆弧槽D点的速度为
B．滑块第一次到达D点时对半圆弧槽的压力为3mg
C．滑块第一次通过半圆弧槽的过程中克服摩擦力做的功为mgR
D．滑块从B点返回后经C再次到达D点时的速度为
D
6．如图，为2022年北京冬季奥运会自由式滑雪U型池比赛赛道截面示意图，赛道截面为半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形，直径AOB水平。总质量为m的滑雪运动员自A点上方高度h=R处由静止开始下落，恰好从A点切入赛道，运动员滑到赛道最低点C时，位于C点的压力传感器显示滑板对赛道的压力为运动员自身重力的4倍。用W表示运动员从A点运动到C点过程中克服赛道摩擦力所做的功，重力加速度为g，运动员可视为质点，空气阻力不计，下列说法正确的是（　　）
A．W= ，运动员不能到达B点
B. W= ,运动员能到达B点并冲出赛道，继续上升至某一高度
C．W= ,运动员恰能到达B点
D．W= ,运动员能到达B点并冲出赛道，继续上升至某一高度
D
【跟踪训练1】单杠项目对体力和技巧要求高，需要注意安全。如图(a)所示，质量为50 kg的小李双臂平行，静止倒立在单杠AB上。随后小李绕杠旋转至最低位置，如图(b)所示。若把小李看作质点，小李从静止到最低位置过程的运动可看作半径为1.2 m的圆周运动，不计各种阻力，重力加速度g取10 m/s2。小李在最低位置时，一只手对单杠AB的拉力大小为(　　)
A．1 000 N B．1 250 N
C．2 000 N D．2 500 N
B
【2021山东】如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为(　　)
A．　
B．
C．　
D．
B
【跟踪训练2】如图所示，粗糙程度处处相同、倾角为θ的倾斜圆盘上，有一长为L的轻质细绳，一端可绕垂直于倾斜圆盘的光滑轴上的O点转动，另一端与质量为m的小滑块相连，小滑块从最高点A以垂直于细绳的速度v0开始运动，恰好能完成一个完整的圆周运动，则运动过程中滑块受到的摩擦力大小为(　　)
A．
B．
C．
D．
A
知识回顾
考点二　动能定理与图像问题的综合
【例6】如图甲所示，水平轨道AB的B端与半径为8.0 cm的光滑半圆轨道BCD相切，原长为20 cm的轻质弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与质量为0.2 kg的物块P接触但不连接。用水平外力向左缓慢推动物块P，水平外力随弹簧形变量的关系如图乙所示，将弹簧压缩至形变量为8.0 cm，然后放开，P开始沿轨道运动，恰好到达D点，已知重力加速度大小g取10 m/s2。求：
(1)弹簧的劲度系数；
(2)水平轨道AB的长度。
F-x图像
7．一质量为m的物块静止在光滑水平面上，某时刻起受到沿水平方向的力F 作用。已知力F的方向不变，其大小随位移x变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．物块一直做加速运动
B．3x0时，物块的速度为零
C．力F对物块做的总功为6F0x0
D．物块的最大速度为
F-x图像
A
8．如图甲所示，质量m=10kg的物体静止在水平地面上，在水平推力F的作用下开始运动，水平推力（F）随位移（x）变化的图像如图乙所示。已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5，取重力加速度大小g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列判断正确的是（ ）
A．x=5m时，物体的速度最大
B．x=10m时，物体的速度为10m/s
C．物体的位移在0~10m的过程中，力F对物体所做的功为1000J
D．物体的位移在0~10m的过程中，物体运动的时间大于4s
F-x图像
A
【2022江苏】某滑雪赛道如图所示，滑雪运动员从静止开始沿斜面下滑，经圆弧滑道起跳。将运动员视为质点，不计摩擦力及空气阻力，此过程中，运动员的动能Ek与水平位移x的关系图像正确的是(　　)
A
E-x图像
【2023浙江】铅球被水平推出后的运动过程中,不计空气阻力,下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中,正确的是 (　　)
D
【例8】蹦床运动是运动员利用弹性蹦床的反弹在空中表演杂技的竞技运动，如图所示。若t＝0时刻，一运动员在最高点自由下落，直至运动到弹性蹦床最低点的过程中，忽略空气阻力，则运动员的速度v、加速度a随时间t及动能Ek、机械能E随位移x变化的关系图像可能正确的是　(　　)
A
【跟踪训练3】 (多选)如图所示，小滑块以一定的初速度从粗糙斜面底端沿斜面上滑至最高点后，又沿斜面下滑返回底端，该过程中小滑块运动的路程为2L，所用的时间为t0。用x表示小滑块运动的路程，t表示小滑块运动的时间，Ep表示小滑块的重力势能(以初始位置所在平面为零势能面)，Ek表示小滑块的动能，下列图像可能正确的是(　　)
AD
E-x图像
9．图甲所示的救生缓降器由挂钩（或吊环）、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿绳索缓慢下降的安全营救装置。如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的 v-t图像。已知工人的质量m=70kg，g=10m/s2，则下列说法中错误的是（ ）
A．整个过程工人的最大动能为11340J
B．减速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为1330N
C．整个过程中救生缓降器对工人所做功为-31500J
D．t=2s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为15960W
D
v-t图像
10．一无人机静止在水平地面上，启动后竖直上升，上升过程中加速度a随时间t的变化如图所示，下列判断正确的是（ ）
A．无人机在t0与2t0时刻的速度之比为1:2
B．无人机在0-t0与t0-2t0的位移大小之比为1:1
C．无人机在0-t0与t0-2t0所受合外力的冲量之比为1:2
D．0-t0与t0-2t0合外力对无人机做功之比为1:2
a-t图像
A
11．为了减少环境污染，适应能源结构调整的需要，我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中，根据某辆新能源汽车的运动过程作出速度随时间变化的v-t图像。Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与b点相切的水平直线，则下列说法正确的是（ ）
A．0～t1时间内汽车做匀加速运动且功率保持不变
B．t1～t2时间内汽车牵引力做功为
C．t1～t2时间内的平均速度大于
D．t2～t3时间内汽车牵引力大于汽车所受阻力
v-t图像
C
12．如图甲为直升机抢救伤员的情景，直升机悬停在空中，用轻质绳索将伤员由静止向上吊起，绳索对伤员做功功率随时间变化如图乙所示，伤员重力为G，0~t1伤员作匀加速度直线运动，t1、t2时刻伤员的动能分别为Ek1、Ek2，运动过程中不计空气阻力，则（　　）
A．t1时刻速度大小为
B．t1、t2时刻的动能Ek1=Ek2
C．t1时刻伤员的动能大小为
D．0~t1阶段，伤员上升的高度
D
知识回顾
考点三　动能定理在流体中的应用
1．流体特点
通常液体流、气体流等被广义地视为“流体”，质量具有连续性，通常已知密度。
2．研究对象
沿流速v的方向选取一段柱形流体，其横截面积为S，对应的质量为Δm＝ρSvΔt。
【例9】如图所示的风力发电机，风力带动叶片转动，叶片再带动转子(磁极)转动，使定子(线圈，不计电阻)中产生电流，实现风能向电能的转化。若叶片长为l，设定的额定风速为v，空气的密度为ρ，额定风速下发电机的输出功率为P，则风能转化为电能的效率为(　　)
A．
B．
C．
D．
A
【2024浙江】一个音乐喷泉喷头出水口的横截面积为2×10-4m2，喷水速度约为10m/s，水的密度为1×103kg/m3，则该喷头喷水的功率约为（　　）
A．10W
B．20W
C．100W
D．200W
C
【2024江西】“飞流直下三千尺,疑是银河落九天。”是李白对庐山瀑布的浪漫主义描写。设瀑布的水流量约为10 m3/s,水位落差约为150 m。若利用瀑布水位落差发电,发电效率为70%,则发电功率大致为(g取10 m/s2) (　)
A.109 W　　　　
B.107 W　　　　
C.105 W　　　　
D.103 W
B
【例10】 某景区喷泉喷出水柱的场景如图所示，水管喷嘴的横截面积为S，驱动该水管喷水的电动机输出功率为P。已知水的密度为ρ，重力加速度为g，不计空气阻力，且令＝k，则喷泉喷出水柱的高度可表示为(　　)
A
B
C．
D．
B
【2023江苏】滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑,到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄,频闪照片示意图如图所示。与图乙中相比,图甲中滑块 (　　)
A.受到的合力较小
B.经过A点的动能较小
C.在A、B之间的运动时间较短
D.在A、B之间克服摩擦力做的功较小
C
【2022福建】(多选)一物块以初速度v0自固定斜面底端沿斜面向上运动,一段时间后回到斜面底端。该物块的动能Ek随位移x的变化关系如图所示,图中x0、Ek1、Ek2均已知。根据图中信息可以求出的物理量有(　　)
A.重力加速度大小
B.物块所受滑动摩擦力的大小
C.斜面的倾角
D.沿斜面上滑的时间
BD
【2023新课标】(多选)一质量为1 kg 的物体在水平拉力的作用下,由静止开始在水平地面上沿x轴运动,出发点为x轴零点,拉力做的功W与物体坐标x的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4,重力加速度大小取10 m/s2。下列说法正确的是(　 )
A.在x=1 m时,拉力的功率为6 W
B.在x=4 m时,物体的动能为2 J
C.从x=0运动到x=2 m,物体克服摩擦力做的功为8 J
D.从x=0运动到x=4 m的过程中,物体的动量最大为2 kg·m/s
BC
【2023湖南】(多选)如图,固定在竖直面内的光滑轨道ABC由直线段AB和圆弧段BC组成,两段相切于B点,AB段与水平面夹角为θ,BC段圆心为O,最高点为C,A与C的高度差等于圆弧轨道的直径2R。小球从A点以初速度v0冲上轨道,能沿轨道运动恰好到达C点,下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　)
A.小球从B到C的过程中,对轨道的压力逐渐增大
B.小球从A到C的过程中,重力的功率始终保持不变
C.小球的初速度v0=
D.若小球初速度v0增大,小球有可能从B点脱离轨道
AD
【2022重庆】(多选)一物块在倾角为45°的固定斜面上受到方向与斜面平行、大小与摩擦力相等的拉力作用,由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动,物块与斜面间的动摩擦因数处处相同,重力加速度g取10 m/s2。若拉力沿斜面向下时,物块滑到底端的过程中重力和摩擦力对物块做功随时间的变化分别如图曲线①②所示,则(　　)
A.物块与斜面间的动摩擦因数为
B.当拉力沿斜面向上,重力做功为9 J时,物块动能为3 J
C.当拉力分别沿斜面向上和向下时,物块的加速度大小之比为1∶3
D.当拉力分别沿斜面向上和向下时,物块滑到底端时的动量大小之比为1∶
BC
13．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处时速度最大，到达C处时速度为零，AC=h。若圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A处；弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环（　　）
A．下滑过程中，加速度一直减小
B．下滑过程中，克服摩擦力做功为
C．在C处时，弹簧的弹性势能为Ep=mgh-
D．上滑经过B的速度大小等于下滑经过B的速度大小
B
2．在高速公路的水平弯道，若直线道路与转弯的圆曲线(曲率半径一定)道路直接连接，则弯道处存在曲率半径突变。为提高旅客乘车经过弯道时的舒适度，通常设计用一段缓和曲线将直线与圆曲线连接，实现曲率半径的逐渐过渡。假如汽车以恒定的速率经过弯道，因弯道有了缓和曲线的连接，则乘客乘车从图中P到Q的过程中(　　)
A．惯性将减小
B．向心加速度是逐渐减小的
C．受到的合外力是逐渐增大的
D．合外力对乘客做正功
C
4．如图甲所示，有一粗糙斜面，下端固定一轻质弹簧，初始时弹簧处于自然伸长状态。一小物块在由斜面顶点静止释放后的一段时间内，物块的动能Ek随位移s变化的图像如图乙所示。弹簧始终在弹性限度之内，则以下说法正确的是(　　)
A．小物块最大动能为0.2 J，最大位移为0.4 m
B．小物块最大动能为0.2 J，最大位移为0.45 m
C．小物块最大动能为0.25 J，最大位移为0.4 m
D．小物块最大动能为0.25 J，最大位移为0.45 m
B
5．篮球比赛中，进攻球队获得罚球机会。罚球时球员站在罚球线上方的横线后面立定向斜上方抛投，投进一个空心球。球离手到进入篮筐为止的过程中，其动能Ek随距地面的高度h变化的图线，最接近下列哪个图(图中箭头的方向表示过程的先后顺序)(　　)
D
6．如图甲所示，在光滑水平面上，一物体在水平向右的恒定拉力F作用下由静止开始向右做直线运动，物体的动能Ek随时间t变化的图像如图乙所示，虚线为图像上P点的切线，切线与t轴交点的坐标t1是(　　)
A. 0.60
B. 0.70
C. 0.75
D. 0.80
B
10．如图所示，水平轨道与竖直半圆轨道相切于B点，小车(可以视为质点)与轨道间的动摩擦因数均为 μ＝0.5。小车的质量为m，在恒定牵引力F＝0.75mg作用下从A点由静止开始做匀加速运动到B点，然后立即改变牵引力的大小保证小车在竖直圆轨道内做匀速圆周运动到达C点，A、B间的距离为2R，圆轨道半径为R，重力加速度为g。
(1)求小车在B点的速度大小。
(2)求小车运动到与圆心等高的C点时所受牵引力的大小。
11．图甲所示的是技术娴熟的服务员整理餐具的情境，服务员先把餐具摆在圆形玻璃转盘上，然后转动转盘，使餐具甩出后停在圆形桌面上。已知圆形转盘的半径r＝0.6 m，圆形桌面的半径R＝1 m，玻璃转盘与圆形桌面中心重合，二者的高度差h＝0.05 m。可看作质点的质量为m的餐具放在转盘的边沿，餐具与转盘的动摩擦因数μ＝0.54，缓缓增大转盘的转速，其俯视图如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。
(1)求餐具刚好被甩出去时转盘的角速度ω0。
(2)若餐具落到圆形桌面上时不跳跃，且水平方向上的速度保持不变，为保证餐具不会滑落到地面上，求餐具与圆形桌面的动摩擦因数μ′的取值范围(计算结果保留2位有效数字)。
答案：(1)3 rad/s　(2)μ′≥0.26