（2021新人教版）高中物理必修第二册8.3 动能和动能定理（1）复习学案（解析版+原卷）.zip

2019-2020 学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修 2） 8.3 动能和动能定理（第一课时）动能和动能定理（第一课时） 【学习目标学习目标】 1.理解动能的内涵，能用动能定理分析解释生产生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题 2.能利用动能定理解决动力学问题和变力做功问题 3.能通过理论推导得出动能定理的内容。 【知识要点知识要点】 一、动能一、动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 2.表达式： 2 k 2 1 vmE 3.单位：焦（J） 4.说明：（1）动能是标量，只有大小没有方向。 （2）动能只有正值，没有负值。 （3）动能是状态量，具有瞬时性。 （4）动能具有相对性。 二、动能定理二、动能定理 1.合力对物体所做的功等于物体动能的变化：WEk2Ek1Ek. 合力做正功，即 W 合，Ek2Ek1 ，动能增大 合力做负功，即 W 合，Ek2Ek1 ，动能减小 2.动能定理的适用范围： 既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于单个物 体，也适用于多个物体；既适用于一个过程，也适用于整个过程。 【题型分类题型分类】 题型一、对动能定理的理解题型一、对动能定理的理解 【例 1】关于动能的理解，下列说法错误的是() A凡是运动的物体都具有动能 B动能不变的物体，一定处于平衡状态 C重力势能可以为负值，动能不可以为负值 D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 【同类练习同类练习】 1.下列关于运动物体的合力做功和动能、速度变化的关系，正确的是() A物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化 B若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零 C物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化 D物体的动能不变，所受的合外力必定为零 题型二、动能定理的简单应用题型二、动能定理的简单应用 【例 2】如图所示，质量为 2kg 的物体在长 4m 的斜面顶端由静止下滑，然后进入由圆弧与斜面连 接的水平面 由斜面滑至平面时无能量损失 ，物体滑到斜面底端时的速度为，若物体与水 () 4/m s 平面的动摩擦因数为，斜面倾角为 370，取求： 0.5 2 10/gm s （1）物体在斜面上滑动时摩擦力做的功； （2）物体能在水平面上滑行的距离 【同类练习同类练习】 1.如图所示，小滑块从高为 h 的斜面上的 A 点，由静止开始滑下，经 B 点在水平面上滑到 C 点而 停止，现在要使小滑块由 C 点沿原路径回到 A 点时速度为 0，那么必须给小滑块以多大的初速度？ (设小滑块经过 B 点时无能量损失) 【成果巩固训练成果巩固训练】 1韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助 滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功 1 900 J,他克服阻力做功 100 J。韩晓鹏在此过程 中() A.动能增加了 1 900 J B.动能增加了 2 000 J C.重力势能减小了 1 900 J D.重力势能减小了 2 000 J 2.（多选）在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到 vm后立即关闭发动机直到 停止，运动过程的 vt 图像如图所示，设汽车的牵引力为 F，所受摩擦力为 f，全过程中牵引力做 功 W1，克服摩擦力做功 W2，则() AFf14 BFf41 CW1W211 DW1W213 3质量为 2 kg 的物体做直线运动，沿此直线作用于物体的外力与位移的关系如图所示，若物体的 初速度为 3 m/s，则其末速度为( ) A5 m/sB m/s 23 C m/sD m/s 535 4.如图所示，一物体以 6 J 的初动能从 A 点沿 AB 圆弧下滑，滑到 B 点时动能仍为 6 J，若物体以 8 J 的初动能从 A 点沿同一路线滑到 B 点，则物体到 B 点时的动能是() A小于 8 JB等于 8 J C大于 8 J D不能确定 5质量为 m 的物体从高为 h 的斜面顶端静止下滑，最后停在平面上，若该物体以 v0的初速度从顶 端下滑，最后仍停在平面上，如图甲所示。图乙为物体两次在平面上运动的 vt 图，则物体在斜 面上运动过程中克服摩擦力的功为 A 2 0 1 3 2 mvmgh B 2 0 1 3 2 mghmv C 2 0 1 6 mvmgh D 2 0 1 6 mghmv 6一架喷气式飞机，质量 m5.0103 kg，起飞过程中从静止开始运动当位移达到 x5.3102 m 时，速度达到起飞速度 v60 m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的 0.02 倍求飞 机受到的平均牵引力(g 取 10 m/s2) 7如图所示，同一竖直平面内的光滑轨道，是由一斜直轨道和一段由细圆管弯成的圆形轨道连接 而成，斜直轨道的底端与圆形轨道相切。圆形轨道半径为 R（细圆管内径远小于 R） ，A 是圆形轨道 的最低点，B 是圆形轨道的最高点，O 是圆形轨道的圆心。现有一质量为 m 的小球从斜直轨道上某 处由静止开始下滑，进入细圆管内做圆周运动。忽略机械能损失，重力加速度用 g 表示。试求： （1）若小球从距地面高 2R 处下滑，小球到达 A 点的速度大小； （2）若小球到达 B 点时速度大小为，小球下落的高度应是圆形轨道半径的多少倍； gR （3）若小球通过圆形轨道最高点 B 时，对管壁的压力大小为 0.5mg，小球下落的高度应是圆形轨 道半径 R 的多少倍。 2019-2020 学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修 2） 8.3 动能和动能定理（第一课时）动能和动能定理（第一课时） 【学习目标学习目标】 1.理解动能的内涵，能用动能定理分析解释生产生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题 2.能利用动能定理解决动力学问题和变力做功问题 3.能通过理论推导得出动能定理的内容。 【知识要点知识要点】 一、动能一、动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 2.表达式： 2 k 2 1 vmE 3.单位：焦（J） 4.说明：（1）动能是标量，只有大小没有方向。 （2）动能只有正值，没有负值。 （3）动能是状态量，具有瞬时性。 （4）动能具有相对性。 二、动能定理二、动能定理 1.合力对物体所做的功等于物体动能的变化：WEk2Ek1Ek. 合力做正功，即 W 合，Ek2Ek1 ，动能增大 合力做负功，即 W 合，Ek2Ek1 ，动能减小 2.动能定理的适用范围： 既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于单个物 体，也适用于多个物体；既适用于一个过程，也适用于整个过程。 【题型分类题型分类】 题型一、对动能定理的理解题型一、对动能定理的理解 【例 1】关于动能的理解，下列说法错误的是() A凡是运动的物体都具有动能 B动能不变的物体，一定处于平衡状态 C重力势能可以为负值，动能不可以为负值 D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 【答案】B 【解析】 【详解】 A由动能的定义可知，凡是运动的物体都具有动能，故 A 正确； B物体做匀速圆周运动时，物体的动能不变，但是物体的合力提供向心力即合力不为零，物体处 于非平衡状态，故 B 错误； C重力势能可以有负值，其正负取决于所选择的零势能面；而动能没有负值，故 C 正确； D由于速度为矢量，当方向变化时，若其速度大小不变，则动能并不改变；而动能变化时，速度 大小一定变化；故 D 正确。 【同类练习同类练习】 1.下列关于运动物体的合力做功和动能、速度变化的关系，正确的是() A物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化 B若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零 C物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化 D物体的动能不变，所受的合外力必定为零 答案C 解析力是改变物体速度的原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做 功可能为零，动能可能不变，A、B 错误；物体合外力做功，它的动能一定变化，速度也一定变化， C 正确；物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D 错误 题型二、动能定理的简单应用题型二、动能定理的简单应用 【例 2】如图所示，质量为 2kg 的物体在长 4m 的斜面顶端由静止下滑，然后进入由圆弧与斜面连 接的水平面 由斜面滑至平面时无能量损失 ，物体滑到斜面底端时的速度为，若物体与水 () 4/m s 平面的动摩擦因数为，斜面倾角为 370，取求： 0.5 2 10/gm s （1）物体在斜面上滑动时摩擦力做的功； （2）物体能在水平面上滑行的距离 【答案】 （1）32J；（2）1.6m； 【解析】 【详解】 （1）物体在斜面滑下的过程中，由动能定理得： mgsin37s1+WF=mv2-0 1 2 代入数据解得： WF =-32J （2）在水平面上，由动能定理得： -mgs2=0-mv2 1 2 代入数据解得： s2=1.6m； 【同类练习同类练习】 1.如图所示，小滑块从高为 h 的斜面上的 A 点，由静止开始滑下，经 B 点在水平面上滑到 C 点而 停止，现在要使小滑块由 C 点沿原路径回到 A 点时速度为 0，那么必须给小滑块以多大的初速度？ (设小滑块经过 B 点时无能量损失) 【答案】2 gh 【解析】：由动能定理可知小滑块从 A 点开始下滑到 C 点静止的过程中有 W重W阻0，所以 W 阻W重mgh。 当小滑块沿原路径返回时，由动能定理得 W重W阻0 mv ， 1 22 C 所以 mv 2W重2mgh， 1 22 C 解得 vC2。 4ghgh 即要使小滑块从 C 点沿原路径返回到 A 点速度为 0，必须给小滑块以 2的初速度。 gh 【成果巩固训练成果巩固训练】 1韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助 滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功 1 900 J,他克服阻力做功 100 J。韩晓鹏在此过程 中() A.动能增加了 1 900 J B.动能增加了 2 000 J C.重力势能减小了 1 900 J D.重力势能减小了 2 000 J 答案C 解析 由重力做功等于重力势能的减少量来计算重力势能；由合外力做功等于动能的增加量来计算动能。 2.（多选）在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到 vm后立即关闭发动机直到 停止，运动过程的 vt 图像如图所示，设汽车的牵引力为 F，所受摩擦力为 f，全过程中牵引力做 功 W1，克服摩擦力做功 W2，则() AFf14 BFf41 CW1W211 DW1W213 答案BC 解析对汽车全过程应用动能定理：W1W20，所以W1W2；由题图可知牵引力与阻力作用距离之 比为 14，由Fx1fx20 知Ff41. 3质量为 2 kg 的物体做直线运动，沿此直线作用于物体的外力与位移的关系如图所示，若物体的 初速度为 3 m/s，则其末速度为( ) A5 m/sB m/s 23 C m/sD m/s 535 【答案】B 【解析】 【详解】 外力与位移图象与坐标轴围成的面积表示外力所做的功，由图可知： W=22+44-23=14J 根据动能定理得： 22 0 11 2 2 mvmvW 解得： 23m/sv A5 m/s，与结论不相符，选项 A 错误； B m/s，与结论相符，选项 B 正确； 23 Cm/s，与结论不相符，选项 C 错误； 5 D m/s，与结论不相符，选项 D 错误； 35 4.如图所示，一物体以 6 J 的初动能从 A 点沿 AB 圆弧下滑，滑到 B 点时动能仍为 6 J，若物体以 8 J 的初动能从 A 点沿同一路线滑到 B 点，则物体到 B 点时的动能是() A小于 8 JB等于 8 J C大于 8 J D不能确定 【答案】A 【解析】：当物体以 6J 的初动能从 A 点沿 AB 圆弧下滑，滑到 B 点时动能仍为 6 J，根据动能定理 有：WGWf0，当以 8 J 的初动能从 A 点下滑时，由于物体沿圆弧下滑，指向圆心的合力提供向 心力，由于速度变大，圆弧轨道给物体的弹力变大，根据滑动摩擦力大小的计算式：fFN，可得 物体受到的摩擦力增大，在从 A 到 B 的过程中，物体通过的圆弧长度不变，所以物体在从 A 到 B 的过程中，克服摩擦力做功增大，重力做功不变，所以到达 B 点时动能小于 8 J，故 A 正确，BCD 错误。 5质量为 m 的物体从高为 h 的斜面顶端静止下滑，最后停在平面上，若该物体以 v0的初速度从顶 端下滑，最后仍停在平面上，如图甲所示。图乙为物体两次在平面上运动的 vt 图，则物体在斜 面上运动过程中克服摩擦力的功为 A 2 0 1 3 2 mvmgh B 2 0 1 3 2 mghmv C 2 0 1 6 mvmgh D 2 0 1 6 mghmv 【答案】D 【解析】 【详解】 若物体静止开始下滑，由动能定理得： 2 1 1 2 f mgh Wmv 若该物体以 v0的初速度从顶端下滑, 由动能定理得： 22 20 11 22 f mghWmvmv 由乙图可知，物体两次滑到平面的速度关系为; 21 2vv 由以上三式解得： 2 0 1 6 f Wmghmv A物体在斜面上运动过程中克服摩擦力的功为，A 选项错误。 2 0 1 6 f Wmghmv B物体在斜面上运动过程中克服摩擦力的功为，B 选项错误。 2 0 1 6 f Wmghmv C物体在斜面上运动过程中克服摩擦力的功为，C 选项错误。 2 0 1 6 f Wmghmv D物体在斜面上运动过程中克服摩擦力的功为，D 选项正确。 2 0 1 6 f Wmghmv 6一架喷气式飞机，质量 m5.0103 kg，起飞过程中从静止开始运动当位移达到 x5.3102 m 时，速度达到起飞速度 v60 m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的 0.02 倍求飞 机受到的平均牵引力(g 取 10 m/s2) 答案1.8104 N 解析飞机的初动能Ek10，末动能Ek2mv2； 1 2 合力F做的功WFx. 根据动能定理，有： Fxmv20 1 2 合力F为平均牵引力F牵与平均阻力F阻之差，而阻力与重力的关系为F阻kmg(其中k0.02)， 所以FF牵kmg， 代入上式后解出F牵kmg mv2 2x 把数据代入后解得：F牵1.8104 N 所以飞机所受的平均牵引力是 1.8104 N. 7如图所示，同一竖直平面内的光滑轨道，是由一斜直轨道和一段由细圆管弯成的圆形轨道连接 而成，斜直轨道的底端与圆形轨道相切。圆形轨道半径为 R（细圆管内径远小于 R） ，A 是圆形轨道 的最低点，B 是圆形轨道的最高点，O 是圆形轨道的圆心。现有一质量为 m 的小球从斜直轨道上某 处由静止开始下滑，进入细圆管内做圆周运动。忽略机械能损失，重力加速度用 g 表示。试求： （1）若小球从距地面高 2R 处下滑，小球到达 A 点的速度大小； （2）若小球到达 B 点时速度大小为，小球下落的高度应是圆形轨道半径的多少倍； gR （3）若小球通过圆形轨道最高点 B 时，对管壁的压力大小为 0.5mg，小球下落的高度应是圆形轨 道半径 R 的多少倍。 【答案】 （1）；（2）倍；（3）倍或倍。 4 A vgR 5 2 9 4 11 4 【解析】 【详解】 (1)小球从释放到 A 点的过程中根据动能定理有： 2 1 20 2 A mgRmv 计算得出：； 4 A vgR (2)小球从释放到 B 点过程运用动能定理得： 2 1 (2 )0 2 B mg hRmv 带入 B 点的速度计算得出：；即小球下落的高度应是圆形轨道半径的倍； 5 2 hR 5 2 (3)若对管壁的压力向下，根据牛顿第二定律有： 2 1B v mgNm R 0.5mgN 根据动能定理得： 2 11 1 02 2 B mg hRmv 联立各式得出：；即下落高度是圆形轨道半径 R 的倍； 1 9 4 R h 9 4 若对管壁的压力向上，根据牛顿第二定律得： 2 2B v Nmgm R 0.5Nmg 根据动能定理得： 2 22 1 20 2 B mg hRmv 联立各式得出：，即下落高度是圆形轨道半径 R 的倍。 2 11 4 hR 11 4 答：(1)小球到达 A 点的速度为； 4gR (2)小球下落的高度应是圆形轨道半径的倍； 5 2 (3)小球下落的高度应是圆形轨道半径 R 的倍或倍。 9 4 11 4