专题 重力做功问题和动能定理应用

第4讲 重力势能、弹性势能和动能定理知识要点:1..掌握重力做功与重力势能改变量之间的关系2.掌握弹力做功与弹性势能改变量之间的关系3.掌握动能定理及其应用1．质量m =200kg 的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图象甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图象乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。

设汽车在运动过程中阻力不变，在18s 末汽车的速度恰好达到最大.则下列说法正确的是( )A ．汽车受到的阻力200NB ．汽车的最大牵引力为700NC ．汽车在做变加速运动过程中的位移大小为90mD ．8s~18s 过程中汽车牵引力做的功为7×104 J【答案】D 根据机车保持恒定的加速度启动，先做匀加速直线运动，当功率增大到最大功率后做变加速直线运动，最后牵引力减小到等于阻力时做匀速直线运动. A 、机车匀速时有 ，可得；故A 错误.B 、对启动的过程分析可知，最初的匀加速阶段时的牵引力最大，而由v-t 图象可知，故最大牵引力为 ；B 错误.C 、汽车在做变加速运动过程的时间 ，速度从8m/s 增大为10m/s ，此过程牵引力的功率保持不变，由动能定理，解得：；故C 错误.D 、8s~18s 牵引力的功率保持不变，则牵引力的功为 ，故D 正确.2．细绳拴一个质量为m 的小球将固定在墙上的轻质弹簧压缩，小球与弹簧不粘连。

距地面的高度为h ，如图所示。

现将细线烧断，不计空气阻力，则 A ．小球的加速度始终为g B ．弹簧的弹力对小球做负功C ．小球离开弹簧后在空中做平抛运动D ．小球落地前瞬间的动能一定大于mgh【答案】D 【解析】在绳子烧断之后小球受到弹簧的弹力和重力作用，合力斜向下，合力大于重力，所以烧断瞬间加速度大于g ，故选项A 错误；离开弹簧之后，小球只受到重力的作用，机械能守恒，故B 错误；小球离开弹簧时其速度方向沿合力方向，不是水平方向，所以小球离开弹簧之后尽管只受到重力作用，但是不做平抛运动，3．自空中某处水平抛出一物体（质点）至落地过程中，位移方向与水平方向的夹角为θ，不计空气阻力，取地面为参考平面，则物体被抛出时，其重力势能和动能之比为（ ） A ．4tan 2θ B ．4cos 2θ C ．2tan 2θ D ．2cos 2θ【答案】A 【详解】物体做平抛运动，假设落地速度为v ，由于落地的位移方向与水平方向的夹角为θ，若设速度方向与水平方向夹角为α，则 ，则水平分速度为：v 0=v x =vcos α；竖直分速度为：v y =vsin α；由于平抛运动的水平分运动为匀速直线运动，故v 0=v x =vcos α；由于平抛运动的竖直分运动为自由落体运动，故高度为：，抛出时的动能为：E k 0＝ mv 02＝ mv 2cos 2α，抛出时的势能为：E p0=mgh=mv 2sin 2α，因而动能与势能之比。

专题06 功和功率 动能定理目录题型一 功和功率的理解和计算 ..................................................................................................... 1 题型二 机车启动问题 ..................................................................................................................... 4 题型三 动能定理及其应用 ........................................................................................................... 12 题型四 功能中的图像问题 .. (22)题型一 功和功率的理解和计算【题型解码】1.要注意区分是恒力做功，还是变力做功，求恒力的功常用定义式．2.变力的功根据特点可将变力的功转化为恒力的功(如大小不变、方向变化的阻力)，或用图象法、平均值法(如弹簧弹力的功)，或用W ＝Pt 求解(如功率恒定的力)，或用动能定理等求解．【典例分析1】（2023上·福建三明·高三校联考期中）如图所示，同一高度处有4个质量相同且可视为质点的小球，现使小球A 做自由落体运动，小球B 做平抛运动，小球C 做竖直上抛运动，小球D 做竖直下抛运动，且小球B 、C 、D 抛出时的初速度大小相同，不计空气阻力。

小球从释放或抛出到落地的过程中（ ）A ．重力对4个小球做的功相同B ．重力对4个小球做功的平均功率相等C ．落地前瞬间，重力对4个小球的瞬时功率大小关系为A B CD P P P P =<= D ．重力对4个小球做功的平均功率大小关系为A B C D P P P P =>= 【答案】AC【详解】A ．4个质量相同的小球从同一高度抛出到落地的过程中，重力做功为G W mgh =故重力对4个小球做的功相同，故A 正确；BD ．小球A 做自由落体运动，小球B 做平抛运动，小球C 做竖直上抛运动，小球D 做竖直下抛运动，小球从同一高度抛出到落地，运动时间关系为D A B C t t t t <=<重力对4个小球做功的平均功率为GW P t=可得重力对4个小球做功的平均功率大小关系为D A B C P P P P >=>故BD 错误；C ．落地前瞬间，4个小球竖直方向有2A 2v gh =，2B 2v gh = 22C 02v v gh -=，22D 02v v gh -=4个小球竖直方向的速度关系为A B C D v v v v =<=落地前瞬间，重力对4个小球的瞬时功率y P mgv =落地前瞬间，重力对4个小球的瞬时功率大小关系为A B C D P P P P =<=故C 正确。

.课重力势能、弹性势能、动能和动能定理题教学目的重难点1、掌握重力势能、弹性势能和动能的概念2、熟练应用动能定理动能定理的应用教学内容【根底知识总结与稳固】一、重力做功和重力势能（1〕重力做功特点：重力对物体所做的功只跟物体的初末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。

物体沿闭合的路径运动一周，重力做功为零，其实恒力〔大小方向不变〕做功都具有这一特点。

如物体由 A 位置运动到 B 位置，如图 1 所示， A、 B 两位置的高度分别为h1、 h2，物体的质量为m，无论从A 到 B 路径如何，重力做的功均为：W G=mgs×cosa=mg〔h1－h2〕=mgh l －mgh2可见重力做功与路径无关。

（2〕重力势能定义：物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

公式： Ep=mgh。

单位：焦〔 J〕（3〕重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性重力势能是一个相对量。

它的数值与参考平面的选择相关。

在参考平面内，物体的重力势能为零；在参考平面上方的物体，重力势能为正值；在参考平面下方的物体，重力势能为负值。

重力势能变化的不变性〔绝对性〕尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关，但重力势能的变化量都与参考平面的选择无关，这表达了它的不变性〔绝对性〕。

某种势能的减小量，等于其相应力所做的功。

重力势能的减小量，等于重力所做的功；弹簧弹性势能的减小量，等于弹簧弹力所做的功。

重力势能的计算公式E p=mgh，只适用于地球外表及其附近处g 值不变时的范围。

假设g 值变化时。

不能用其计算。

二、弹力做功和弹性势能探究弹力做功与弹性势能（1〕功能关系是定义某种形式的能量的具体依据，从计算某种力的功入手是探究能的表达式的根本方法和思路。

（2〕科学探究中必须善于类比已有知识和方法并进行迁移运用。

（3〕科学的构思和猜想是创造性的表达。

可使探究工作具有针对性。

（4〕分割——转化——累加，是求变力功的一般方法，这是微积分思想的具体应用。

典例4[2020年浙江1月学考]如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道（在最低点分别与水平轨道和相连）、高度可调的斜轨道组成。游戏时滑块从点弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道。全程不脱离轨道且恰好停在端则视为游戏成功。已知圆轨道半径，长，长，圆轨道和光滑，滑块与、之间的动摩擦因数。滑块质量且可视为质点，弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能。忽略空气阻力，各部分平滑连接。
考点2 弹力做功与弹性势能
1.弹力做功的特点：弹簧的弹力在弹簧形变时是一个变力，弹力做功是变力做功，不能用功的定义来计算。
2.弹性势能：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有的势能。影响弹簧的弹性势能的因素：形变量越大，劲度系数越大，弹性势能越大。
3.弹力做功与弹性势能变化的关系： 弹力做正功时，弹性势能减少，减少的弹性势能等于弹力做的功；弹力做负功时，弹性势能增加，增加的弹性势能等于克服弹力做的功。 特别提示 弹簧被拉长或压缩，弹性势能均增加。
课时12 势能和动能 动能定理及其应用
知识要点
课标要求
学业质量水平
重力势能
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
水平1
动能定理
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
水平2
考点1 重力做功与重力势能
1.重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关。
典例示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别为()
A.，减少 B.，增加C.，减少 D.，增加
C
[解析]以桌面为参考平面，地面在参考平面下方处，物体重力势能为，小球下落的高度为，所以重力做功为，知小球下落过程中重力势能减少了。故选C。