新教材同步備課2024春高中物理第8章機械能守恒定律3.動能和動能定理課件新人教版必修第二冊

第八章機械能守恒定律3．動能和動能定理學(xué)習(xí)任務(wù)1．理解動能的概念，會利用動能定義式進行計算。2．理解動能定理表述的物理意義，并能進行相關(guān)分析與計算。3．能夠推導(dǎo)動能定理，并能應(yīng)用動能定理分析求解相關(guān)問題。關(guān)鍵能力·情境探究達成01知識點一動能的表達式知識點二動能定理知識點三動能定理的應(yīng)用

知識點一動能的表達式運動Ek

焦耳1N·m1J標量地球同步衛(wèi)星是人為發(fā)射的一種衛(wèi)星，其中一種的軌道平面與赤道平面成0°角，從地面上看，衛(wèi)星保持不動，故也稱靜止衛(wèi)星，從地球之外看，衛(wèi)星與地球以相同的角速度轉(zhuǎn)動，故稱地球同步衛(wèi)星?！締栴}】(1)在衛(wèi)星的運動過程中，其速度是否變化？(2)其動能是否變化？(3)物體運動動能的大小與哪些因素有關(guān)？

1．對動能概念的理解(1)動能是狀態(tài)量，動能公式中的速度v是瞬時速度。(2)動能是標量，且動能恒為正值。(3)動能也具有相對性，同一物體，對不同的參考系物體的速度有不同值，因而動能也有不同值。計算動能時一般都是以地面為參考系。

【典例1】

(多選)關(guān)于動能的理解，下列說法正確的是(

)A．凡是運動的物體都具有動能B．動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)C．重力勢能可以為負值，動能不可以為負值D．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√√√ACD

[由動能的定義可知，凡是運動的物體都具有動能，故A正確；物體做勻速圓周運動時，物體的動能不變，但是物體的合力提供向心力，即合力不為零，物體處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤；重力勢能可以有負值，其正負取決于所選擇的參考平面，而動能沒有負值，故C正確；由于速度為矢量，當(dāng)方向變化時，若其速度大小不變，則動能并不改變；而動能變化時，一定質(zhì)量的物體速度大小一定變化，故D正確。][跟進訓(xùn)練]1．(多選)(2022·湖北荊門高一檢測)一質(zhì)量為0.1kg的小球，以5m/s的速度在光滑水平面上勻速運動，與豎直墻壁碰撞后以原速率反彈，若以彈回的速度方向為正方向，小球碰墻過程中速度的變化為Δv，動能的變化為ΔEk。則下列說法正確的是(

)A．Δv＝10m/s

B．Δv＝0C．ΔEk＝1J D．ΔEk＝0√√AD

[速度是矢量，以彈回的速度方向為正方向，故Δv＝v2－v1＝5m/s－(－5m/s)＝10m/s，而動能是標量，初末狀態(tài)的速度大小相等，故動能相等，因此Δ

Ek＝0，選項A、D正確。]1．動能定理的內(nèi)容力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中____的變化。知識點二動能定理動能

Ek2－Ek1合力做的功代數(shù)和恒力直線變力曲線如圖所示，一輛汽車正在上坡路上加速行駛?！締栴}】(1)汽車上坡過程受哪些力作用？各個力做什么功？(2)汽車的動能怎樣變化？(3)其動能的變化與各個力做功有什么關(guān)系？提示：(1)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、阻力做負功，支持力不做功。(2)由于汽車加速上坡，其動能增大。(3)汽車動能的變化量等于重力、牽引力及路面的阻力三個力做功的代數(shù)和。1．對動能定理的理解(1)表達式W＝ΔEk中的W為外力對物體做的總功。(2)動能定理描述了做功和動能變化的兩種關(guān)系。①等值關(guān)系：物體動能的變化量等于合力對它做的功。②因果關(guān)系：合力對物體做功是引起物體動能變化的原因，做功的過程實質(zhì)上是其他形式的能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程，轉(zhuǎn)化了多少由合力做的功來度量。2．對動能定理的兩點說明(1)動能定理的表達式是一個標量式，不能在某一方向上應(yīng)用動能定理，動能沒有負值，但動能的變化量ΔEk有正負之分。(2)應(yīng)用動能定理涉及“一個過程”和“兩個狀態(tài)”。所謂“一個過程”是指做功過程，應(yīng)明確該過程合力所做的總功；“兩個狀態(tài)”是指初、末兩個狀態(tài)物體的動能。【典例2】

(多選)質(zhì)量為m的物體在水平力F的作用下由靜止開始在光滑水平地面上運動，前進一段距離之后速度大小為v，再前進一段距離使物體的速度增大為2v，則(

)A．第二過程的速度增量等于第一過程的速度增量B．第二過程的動能增量是第一過程動能增量的3倍C．第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做的功D．第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做功的2倍√√

規(guī)律方法

對W＝Δ

Ek的認識(1)動能定理說明，合力做功是物體動能變化的原因，物體動能的變化用合力的功來度量。(2)式中W

＞0，Δ

Ek＞0(動力做功使動能增加)；W＜0，Δ

Ek<0(阻力做功使動能減少)。(3)W＝Δ

Ek，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。[跟進訓(xùn)練]2．下列關(guān)于運動物體的合外力做功和動能、速度變化的關(guān)系，正確的是(

)A．物體做變速運動，合外力一定不為零，動能一定變化B．若合外力對物體做功為零，則合外力一定為零C．物體的合外力做功，它的速度大小一定發(fā)生變化D．物體的動能不變，所受的合外力必定為零√C

[物體做變速運動時，合外力一定不為零，但合外力不為零時，做功可能為零，動能可能不變，如勻速圓周運動，A、B錯誤；物體的合外力做功，它的動能一定變化，速度大小也一定變化，C正確；物體的動能不變，所受合外力做功一定為零，但合外力不一定為零，D錯誤。]一架噴氣式飛機，質(zhì)量為5.0×103kg,起飛過程中從靜止開始在跑道上滑跑的路程為5.3×102m時，達到起飛速度60m/s。在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重力的0.02倍。(

g取10m/s2)知識點三動能定理的應(yīng)用【問題】(1)如何應(yīng)用動能定理求飛機受到的牽引力F

?(2)能否應(yīng)用動力學(xué)、運動學(xué)的公式來解？(3)比較兩種解法，你覺得哪一種更簡明？

(2)設(shè)飛機的牽引力為恒力，根據(jù)牛頓第二定律有F－f＝ma根據(jù)初速度為0的勻加速直線運動規(guī)律有v2－0＝2al聯(lián)立解得F≈1.8×104N。(3)兩種解法，殊途同歸，用動能定理思路明快，而且飛機的牽引力不一定是恒力，動能定理可用于變力做功的問題，這是它最大的優(yōu)越性！1．應(yīng)用動能定理解題的基本思路2．動能定理的優(yōu)越性項目牛頓運動定律動能定理適用條件只能研究物體在恒力作用下做直線運動的情況對于物體在恒力或變力作用下做直線運動或曲線運動均適用應(yīng)用方法要考慮運動過程的每一個細節(jié)只考慮各力的做功情況及初、末狀態(tài)的動能項目牛頓運動定律動能定理運算方法矢量運算代數(shù)運算相同點確定研究對象，對物體進行受力分析和運動過程分析結(jié)論應(yīng)用動能定理解題不涉及加速度、時間，不涉及矢量運算，運算簡單，不易出錯

[拓展]在上例中如果卡車速度從54km/h繼續(xù)行駛至速度為75.6km/h，此過程中假設(shè)卡車所受牽引力與阻力數(shù)值不變，求卡車速度從54km/h加速至75.6km/h過程中，卡車前進的距離。

[答案]

96m規(guī)律方法

應(yīng)用動能定理解題的步驟(1)確定研究對象和研究過程(研究對象一般為單個物體或相對靜止的物體組成的系統(tǒng))。(2)對研究對象進行受力分析(注意哪些力做功或不做功)。(3)確定合外力對物體做的功(注意功的正負)。(4)確定物體的初、末動能(注意動能增量是末動能減初動能)。(5)根據(jù)動能定理列式、求解。[跟進訓(xùn)練]3．為了交通安全，在公路上行駛的汽車應(yīng)保持必要的間距。已知某高速公路的最高限速vmax＝120km/h，假設(shè)前車突然停止，后車司機從發(fā)現(xiàn)情況到進行制動操作，汽車通過的位移s′＝17m，制動時汽車所受的阻力為汽車所受重力的0.5倍，則該高速公路上汽車間的安全距離至少應(yīng)為多大？(

g＝10m/s2)

[答案]

128m學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測021．關(guān)于動能概念及公式W＝Ek2－Ek1的說法中正確的是(

)A．若物體速度在變化，則動能一定在變化B．速度大的物體，動能一定大C．W＝Ek2－Ek1表示功可以變成能D．動能的變化可以用合力做的功來量度1234√

12342．如圖所示，某同學(xué)用繩子拉動木箱，使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度，木箱獲得的動能一定(

)A．小于拉力所做的功B．等于拉力所做的功C．等于克服摩擦力所做的功D．大于克服摩擦力所做的功1234√

12343．某人騎自行車下坡，坡長l＝500m，坡高h＝8m，人和車總質(zhì)量為100kg，下坡時初速度為4m/s，人不踏車的情況下，到達坡底時車速為10m/s，g取10m