2022年高考物理总复习动能定理基础复习讲义

学科教师辅导讲义 学员姓名： 学科教师：

年 级： 辅导科目： 物理

授课日

期

××年××月××日 时 间

A /

B /

C /

D /

E /

F 段

主 题 动能定理基础

教学内容

1、掌握动能定理

2、知道动能定理的适用条件

3、理解动能定理的推导

4、能运用动能定理进行相关的分析和计算

教法指导：由老师仔细讲解动能、重力势能的概念，并推导出做功与能量变化之间的关系。让学生能够理解功与能量含义及动能定理的使用范围。

一、动能

1．动能：物体由于运动而具有的能，叫动能。其表达式为：22

1mv E k 。

2．对动能的理解

（1）动能是一个状态量，它与物体的运动状态对应．动能是标量．它只有大小，没有方向，而且物体的动能总是大于等于零，不会出现负值．

（2）动能是相对的，它与参照物的选取密切相关．如行驶中的汽车上的物品，对汽车上的乘客，物品动能是零；但对路边的行人，物品的动能就不为零。

二、重力势能

1．重力势能：物体和地球由相对位置决定的能叫重力势能，是物体和地球共有的。表达式：mgh

，与零势能面的选取有关。

E

p

2．对重力势能的理解

（1）重力势能是物体和地球这一系统共同所有，单独一个物体谈不上具有势能．即：如果没有地球，物体谈不上有重力势能．平时说物体具有多少重力势能，是一种习惯上的简称．

重力势能是相对的，它随参考点的选择不同而不同，要说明物体具有多少重力势能，首先要指明参考点(即零点)．

（2）重力势能是标量，它没有方向．但是重力势能有正、负．此处正、负不是表示方向，而是表示比零点的能量状态高还是低．势能大于零表示比零点的能量状态高，势能小于零表示比零点的能量状态低．零点的选择不同虽对势能值表述不同，但对物理过程没有影响．即势能是相对的，势能的变化是绝对的，势能的变化与零点的选择无关．

（3）重力做功与重力势能

重力做正功，物体高度下降，重力势能降低；重力做负功，物体高度上升，重力势能升高．可以证明，重力做功与路径无关，由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定，即：W G=mg△h．所以重力做的功等于重力势能增量的负值，即W G= -△E p= -（mgh2-mgh1）．

三、动能定理

1．动能定理的表述

合外力做的功等于物体动能的变化。（这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力）。表达式为W=ΔE K

动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时，后一种表述比较好操作。不必求合力，特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下，只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来，就可以得到总功。

2．对外力做功与动能变化关系的理解：

外力对物体做正功，物体的动能增加，这一外力有助于物体的运动，是动力；外力对物体做负功，物体的动能减少，这一外力是阻碍物体的运动，是阻力，外力对物体做负功往往又称物体克服阻力做功．功是能量转化的量度，外力对物体做了多少功；就有多少动能与其它形式的能发生了转化．所以外力对物体所做的功就等于物体动能的变化量．即．

3．应用动能定理解题的步骤

（1）确定研究对象和研究过程。和动量定理不同，动能定理的研究对象只能是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体间不能有相对运动。（原因是：系统内所有内力的总冲量一定是零，而系统内所有内力做的总功不一定是零）。

（2）对研究对象进行受力分析。（研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析，含重力）。

（3）写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功。

（4）写出物体的初、末动能。

（5）按照动能定理列式求解。

一、动能、重力势能

教法指导：理解物体的动能是标量，与速度的方向无关；重力势能是一个相对物理量，它的大小与零势能面的选取有关，只有重力势能的该变量才与零势能面无关。【例1】对于质量不变的同一物体,下述说法中正确的是( )

A.动能相等时,速度必然相等

B.动能不等时,速度必然不等

C.速度相等时,动能必然相等

D.速度不等时,动能必然不等

【解析】动能是标量，没有方向的，速度是矢量，有方向的，动能相等的时候，由于m相等，所以v相等，这里的v是指速率，不是速度。也就是说，速率相等，方向不同的话速度就不同了，因此A错。同样道理，速率相等，方向不同就有相同动能，因此D也是错的。

【答案】BC

【变式练习1】关于功和能的下列说法正确的是（）A．功就是能B．做功的过程就是能量转化的过程C．功有正功、负功，所以功是矢量D．功是能量转化的量度

【答案】BD

【变式练习2】一个质量为m的物体，分别做下列运动，其动能在运动过程中一定发生变化的是：（）

A．匀速直线运动B．匀变速直线运动

C．平抛运动D．匀速圆周运动

【答案】BC

【例2】如图，桌面离地高为h，质量为m的小球从离桌面高

为H处自由下落，不计空气阻力，设桌面为零势能面，则小球开始下落处的重力势

能（）

A．mgh B．mgH C．mg（H+h）D．mg（H-h）

【解析】解物体的重力势能，首先要选择零势能面。若以地面为零势能面，则小球开始下落处在零势能面上面高（H+h）处，故该处的重力势能为mg(H+h)。

【答案】B

【变式练习1】打桩机的重锤质量是250kg，把它提升到离地面15m高处，然后让它自由下落，当重锤刚要接触地面时其动能为(取g=10m/s2)：（）A．1.25×104J B．2.5×104J C．3.75×104J D．4.0×104J 【答案】C

二、重力势能、重力势能的改变量及重力做功

教法指导：功是实线能量转化的量度，不同性质的力做功时与其对应能量发生转化。

重力对物体做了功，一定会使物体的重力势能发生变化，重力做正功，则物体的重

力势能减少，重力势能转化为其他形式的能量。重力做功与物体移动的路径无关，

只跟它的起点位置和终点位置的竖直高度差有关。

【例3】在离地面80m高处由静止开始释放一质量为0.2kg的小球，不计空气阻力，

g取10m/s2，以最高点所在水平面为零势能面。求：

（1）第2s末小球的重力势能；（2）第2s内重力势能变化了多少？

【解析】（1）2s末小球下落了h=gt2/2=20m，故重力做功WG=mgh=40J。

由WG= -ΔEP得：40= -（EP2 –EP1）= -EP2，故2s末小球的重力势能为EP2= -40J。