2023新教材高中物理第四章機械能及其守恒定律第三節(jié)動能動能定理課件粵教版必修第二冊

第三節(jié)動能動能定理核心素養(yǎng)點擊

物理觀念(1)知道動能的定義、單位、表達式和標(biāo)矢性(2)知道動能定理的適用范圍科學(xué)思維會用動能定理解決動力學(xué)問題和變力做功問題科學(xué)探究能通過理論推導(dǎo)得出動能定理的內(nèi)容科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對動能和動能定理的演繹推理，能用動能定理解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象1．填一填(1)定義。物體由于

而具有的能量稱為動能。(2)影響動能大小的因素。①動能的大小與運動物體的

有關(guān)，同一物體，速度越大，動能

。②動能的大小與運動物體的質(zhì)量有關(guān)，同樣速度，質(zhì)量越大，動能

。運動速度越大越大(4)單位：

，符號：

。(5)標(biāo)量。只有

、沒有

，動能的大小與速度方向無關(guān)。2．判一判(1)某物體的質(zhì)量大，動能一定大。

(

)(2)某物體的動能變化，速度一定變化。

(

)(3)某物體的速度發(fā)生變化，其動能一定變化。

(

)焦耳J大小方向×√×3．想一想龍卷風(fēng)具有巨大的能量，可以拔起大樹、掀翻汽車、摧毀房屋。龍卷風(fēng)具有的能量是什么能？這種能與哪些因素有關(guān)？提示：動能與質(zhì)量和速度有關(guān)(4)適用條件。既適用于恒力對物體做功，也適用于變力對物體做功。既適用于物體做直線運動，也適用于物體做曲線運動。(5)意義?？梢杂米龉Φ亩嗌賮砹慷任矬w動能的變化量，如果外力做正功，物體的_________，外力做負(fù)功，物體的。(6)應(yīng)用。動能定理在日常生活、交通運輸、軍事科技等各方面應(yīng)用比較廣泛，如兒童滑梯、艦載機起飛等。外力動能增大動能減小2．判一判(1)有外力對物體做功，該物體的動能一定增加。

(

)(2)物體的動能增加，合外力一定做正功。

(

)(3)物體受變力作用或做曲線運動時，動能定理不能適用。

(

)×√×3．想一想殲-15戰(zhàn)機是我國自主研發(fā)的第一款艦載戰(zhàn)斗機，如下圖。(1)殲-15戰(zhàn)機起飛時，合力做什么功？速度怎么變化？動能怎么變化？提示：正功增加變大(2)殲-15戰(zhàn)機著艦時，動能怎么變化？合力做什么功？增加阻攔索的原因是什么？提示：減小負(fù)功使動能減少的更快[重難釋解](1)動能由質(zhì)量和速度來決定，動能是標(biāo)量，速度是矢量。當(dāng)速度發(fā)生變化時，動能的大小不一定變化。(2)動能與動能變化量是兩個不同的概念。動能描述的是物體在某一時刻或某一位置由于運動而具有的能量，具有瞬時性，是狀態(tài)量。動能變化量那么是指物體的末動能減去初動能，即(Ek2－Ek1)，描述的是物體從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的動能的變化，即對應(yīng)一個過程。(3)動能為非負(fù)值，而動能變化量有正負(fù)之分。ΔEk＞0表示物體的動能增加，ΔEk＜0表示物體的動能減少。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．關(guān)于物體的動能，以下說法中正確的選項是 ()A．物體速度變化，其動能一定變化B．物體所受的合外力不為零，其動能一定變化C．物體的動能變化，其運動狀態(tài)一定發(fā)生改變D．物體的速度變化越大，其動能一定變化也越大解析：選項A中，假設(shè)速度的方向變化而大小不變，那么其動能不變化，錯誤；選項B中，物體所受合外力不為零，只要速度大小不變，其動能就不變化，如勻速圓周運動中，物體所受合外力不為零，但速度大小始終不變，動能不變，錯誤；選項C中，物體動能變化，其速度一定發(fā)生變化，故運動狀態(tài)改變，正確；選項D中，物體速度變化假設(shè)僅由方向變化引起，其動能可能不變，如勻速圓周運動中，速度變化量大時，但動能始終不變，錯誤。答案：C2．從地面豎直向上拋出一只小球，小球運動一段時間后落回地面。忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖像是

(

)如下圖，一輛汽車正在上坡路上加速行駛。(1)汽車上坡過程受哪些力作用？各個力做什么功？提示：汽車受重力、支持力、牽引力及路面的阻力作用，上坡過程中牽引力做正功，重力、阻力做負(fù)功，支持力不做功。(2)汽車的動能怎樣變化？其動能的變化與各個力做功有什么關(guān)系？提示：由于汽車加速上坡，其動能增大，汽車動能的變化等于重力、牽引力及路面的阻力三個力做功的代數(shù)和。(2)物理意義：動能定理指出了合外力對物體所做的總功與物體動能變化之間的關(guān)系，即假設(shè)合外力做正功，物體的動能增加，假設(shè)合外力做負(fù)功，物體的動能減小，做了多少功，動能就變化多少。(3)實質(zhì)：動能定理從能量變化的角度反映了力改變運動的狀態(tài)時，在空間上的累積效果。如下圖，物體在距離斜面底端5m處由靜止開始下滑，然后滑上與斜面平滑連接的水平面，假設(shè)物體與斜面及水平面的動摩擦因數(shù)均為0.4，斜面傾角為37°。求物體能在水平面上滑行的距離。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：對物體在斜面上和水平面上受力分析如下圖。應(yīng)用動能定理解題的一般步驟(1)選取研究對象(通常是單個物體)，明確它的運動過程。(2)對研究對象進行受力分析，明確各力做功的情況，求出外力做功的代數(shù)和。(3)明確物體在初、末狀態(tài)的動能Ek1、Ek2。(4)列出動能定理的方程W＝Ek2－Ek1，結(jié)合其他必要的解題方程求解并驗算。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．關(guān)于動能定理的表達式W＝Ek2－Ek1，以下說法正確的選項是 ()A．公式中的W為不包含重力的其他力做的總功B．動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動；適用于恒力做功，但不適用于變力做功C．運動物體所受合外力不為零，那么該物體一定做變速運動，其動能要變化D．公式中的Ek2－Ek1為動能的增量，當(dāng)W＞0時動能增加，當(dāng)W＜0時動能減少解析：動能定理的表達式W＝Ek2－Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功，故A錯誤；動能定理適用于任何運動，既適用于直線運動，也適用于曲線運動，既適用于恒力做功，也適用于變力做功，故B錯誤；運動物體所受合外力不為零，那么該物體一定做變速運動，假設(shè)合外力方向始終與物體運動方向垂直，合外力不做功，動能不變，故C錯誤；公式中的Ek2－Ek1為動能的增量，當(dāng)W＞0時，即Ek2－Ek1＞0，動能增加，當(dāng)W＜0時，即Ek2－Ek1＜0，動能減少，故D正確。答案：D3.如下圖，水平軌道與豎直平面內(nèi)的圓弧軌道平滑連接后固定在水平地面上，圓弧軌道B端的切線沿水平方向。質(zhì)量m＝1kg的滑塊(可視為質(zhì)點)在水平恒力F＝10N的作用下，從A點由靜止開始運動，當(dāng)滑塊運動的位移s＝0.5m時撤去力F。A、B之間的距離s0＝1m，滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，滑塊上升的最大高度h＝0.2m，g取10m/s2。求：(1)在撤去力F時，滑塊的速度大?。?2)滑塊從B到C過程中克服摩擦力做的功。一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維探究恒力做功與動能改變的關(guān)系[選自魯科版新教材“實驗與探究〞]要研究恒力做功與動能改變的關(guān)系，需要測出作用于物體的力、物體的位移，以及物體的質(zhì)量和速度，求出恒力所做的功和物體的動能，然后進行比較。用打點計時器測小車的位移和速度，用天平測小車的質(zhì)量，用鉤碼給小車提供作用力。此實驗的裝置與“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〞的實驗裝置根本相同。思考實驗中如何平衡摩擦力？如何讓小車所受的合力近似等于鉤碼的重力？如下圖，用細(xì)線通過定滑輪連接小車與鉤碼，紙帶通過打點計時器與小車相連。實驗中，通過改變鉤碼數(shù)量來改變小車所受拉力的大小，測出需要測的物理量。比較W和ΔEk的大小關(guān)系，可以得出什么結(jié)論？提示：掛鉤碼前，調(diào)節(jié)木板左側(cè)的高度，直至向右輕推小車，小車做勻速運動時，就平衡了小車的摩擦力。要使小車所受的合力近似等于鉤碼的重力，小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量。從表中數(shù)據(jù)可以看出，在誤差范圍內(nèi)拉力對小車所做的功等于小車動能的增量。二、注重學(xué)以致用和思維建模1．[多項選擇](2021·天津等級考)復(fù)興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能，成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標(biāo)志性成果。一列質(zhì)量為m的動車，初速度為v0，以恒定功率P在平直軌道上運動，經(jīng)時間t到達該功率下的最大速度vm，設(shè)動車行駛過程所受到的阻力F保持不變。動車在時間t內(nèi) ()2.冰壺比賽是在水平冰面上進行的體育工程，比賽場地示意圖如下圖。比賽時，運發(fā)動從起滑架處推著冰壺出發(fā)，在投擲線AB處放手讓冰壺以一定的速度滑出