考情分析:動能定理應(yīng)用范圍很廣,是歷年高考考查的重點內(nèi)容,考查涉及不同的題型、難度層次和命題角度,且綜合性較強,在此歸納總結(jié)出幾個典型考點,并舉例分析。
考點一:動能的理解
例1 關(guān)于對動能的理解,下列說法中正確的是( )。
A.動能是機械能的一種表現(xiàn)形式,凡是運動的物體都具有動能
B.動能總為正值,相對不同參考系,同一運動的物體動能大小相同
C.一定質(zhì)量的物體,動能變化時,速度一定變化;但速度變化時,動能不一定變化
D.動能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)
解析:動能是物體由于運動而具有的能量,所以運動的物體具有動能,選項A正確。由于Ek=1/2mυ2,而υ與參考系的選取有關(guān),選項B錯誤。由于速度為矢量,所以當(dāng)只有方向變化時其動能并不改變,選項C正確。做勻速圓周運動的物體動能不變,但并不是處于平衡狀態(tài),選項D錯誤。答案為AC。
考點二:應(yīng)用動能定理求變力做功
例2劍橋大學(xué)物理學(xué)家海倫·杰爾斯基研究了各種自行車特技的物理學(xué)原理,并通過計算機模擬探尋特技動作的極限,設(shè)計了一個令人驚嘆不已的高難度動作——“愛因斯坦空翻”,并在倫敦科學(xué)博物館由自行車特技運動員(18歲的布萊士)成功完成?!皭垡蛩固箍辗焙喕P腿鐖D1所示,質(zhì)量為m的自行車運動員從B點由靜止出發(fā),經(jīng)BC圓弧,從C點豎直沖出,完成空翻,完成空翻的時間為t。由B到C的過程中,克服摩擦力做功為W,空氣阻力忽略不計,重力加速度為g,試求:自行車運動員從B到C至少做多少功?
解題技巧:如果是恒力做功問題,往往直接用功的定義式求解;但遇到變力做功問題需借助動能定理等功能關(guān)系進行求解,分析清楚物理過程和各個力的做功情況后,根據(jù)動能定理列出方程求解。
考點三:動能定理與圖像
例3 如圖2甲所示,質(zhì)量相等的a、b兩物體,從斜面上的同一位置A由靜止下滑,經(jīng)B點在水平面上滑行一段時間后停下。不計物體經(jīng)過B點時的能量損失,用傳感器采集到它們的速率一時間圖像,如圖2乙所示,下列說法正確的是( )。
A.a在斜面上滑行的加速度比b的大
B.a在水平面上滑行的距離比b的短
C.a和b與水平面間的動摩擦因數(shù)相同
D.a在斜面上運動過程中克服摩擦力做的功比b的少