人教解密06 机械能及其守恒定律（解析版）-【高频考点解密】2021年高考物理二轮复习讲义+分层训练.docx

解密06 机械能及其守恒定律
核心考点
考纲要求
功和功率
动能和动能定理
重力做功与重力势能
功能关系、机械能守恒定律及其应用
Ⅱ
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考点1 动能定理及其应用
一、动能
1．定义：物体由于运动而具有的能。
2．表达式：Ek=mv2，v是瞬时速度，动能的单位是焦耳（J）。
3．特点：动能是标量，是状态量。
4．对动能的理解：
（1）相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。
（2）状态量：动能是表征物体运动状态的物理 量，与物体的运动状态（或某一时刻的速度）相对应。
（3）标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。
（4）动能变化量：物体动能的变化是末动能与初动能之差，即，若ΔEk>0，表示物体的动能增加；若ΔEk<0，表示物体的动能减少。
（2）动能定理的表达式为标量式，不能在同一个方向上列多个动能定理方程。
二、动能定理
1．推导过程：设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F作用下，发生一段位移l，速度由v1增大到v2，如图所示。
2．内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。
3．表达式：W=Ek2－Ek1=mv22－mv12。
说明：
①式中W为合外力的功，它等于各力做功的代数和。
②如果合外力做正功，物体的动能增大；如果合外力做负功，物体的动能减少。
4．适用范围。
动能定理的研究对象一般为单一物体，或者可以看成单一物体的物体系。动能定理即适用于直线运动，也适用于曲线运动；即适用于恒力做功，也适用于变力做功。力可以是各种性质的力，既可以是同时作用，也可以分段作用。
5．物理意义
（1）动能定理实际上是一个质点的功能关系，即合外力对物体所做的功是物体动能变化的量度，动能变化的大小由合外力对物体所做的功的多少来决定。
（2）动能定理实质上说明了功和能之间的密切关系，即做功的过程也就是能量转化的过程。
6．应用动能定理解题的方法技巧
（1）对物体进行正确的受力分析，要考虑物体所受的所有外力，包括重力。
（2）有些力在物体运动的全过程中不是始终存在的，若物体运动的全过程包含几个不同的物理过程，物体的运动状态、受力等情况均可能发生变化，则在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待。
（3）若物体运动的全过程包含几个不同的物理过程，解题时可以分段考虑，也可以全过程为一整体，利用动能定理解题，用后者往往更为简捷。
三、动能定理的应用
1．应用动能定理的流程
2．应用动能定理的注意事项
（1）动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。
（2）应用动能定理的关键在于分析研究对象的受力情况及运动情况，可以画出运动过程的草图，借助草图理解物理过程之间的关系。
（3）当物体的运动包含多个不同过程时，可分段应用动能定理求解；当所求解的问题不涉及中间的速度时，也可以全过程应用动能定理，这样更简捷。
（4）列动能定理方程时，必须明确各力做功的正、负，确实难以判断的先假定为正功，最后根据结果加以检验。
3．应用动能定理求解物体运动的总路程
对于物体往复运动的情况，物体所受的滑动摩擦力、空气阻力等大小不变，方向发生变化，但在每一段上这类力均做负功，而且这类力所做的功等于力和路程的乘积，与位移无关。如果已知物体运动过程初、末状态的动能，则可利用动能定理求解物体运动的总路程。
4．应用动能定理解决相关联物体的运动问题
对于用绳子连接的物体，在处理时要注意物体的速度与绳子的速度的关系，需要弄清合运动和分运动的关系，能够合理利用运动的合成与分解的知识确定物体运动的速度。
5．动能定理的图象问题
（1）解决物理图象问题的基本步骤
①观察题目给出的图象，弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所代表的物理意义。
②根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式。
③将推导出的物理规律与数学上与之对应的标准函数关系式相比，找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所对应的物理意义，分析解答问题。
（2）四类图线与坐标轴所围面积的含义
①v-t图线：由公式x=vt可知，v-t图线与横坐标轴围成的面积表示物体的位移。
②a-t图线：由公式Δv=at可知，a-t图线与横坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量。
③F-s图线：由公式W=Fs可知，F-s图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。
④P-t图线：由公式W=Pt可知，P-t图线与横坐标轴围成的面积表示力所做的功。
6．应用动能定理解决平抛运动、圆周运动问题
（1）