動(dòng)能和動(dòng)能定理高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第二冊(cè)

第一章

功和機(jī)械能1.3動(dòng)能和動(dòng)能定理高一物理組目錄1動(dòng)能2恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系3動(dòng)能定理新課引入例子中的水流、風(fēng)、子彈因運(yùn)動(dòng)而具有了對(duì)外做功的能力，物理上稱這些物體具有了能量能量做功的能力PARTONE動(dòng)能學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能1、定義：氣流的動(dòng)能推動(dòng)帆船前進(jìn)利用氣流的動(dòng)能發(fā)電利用水流的動(dòng)能發(fā)電學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能定性探究影響動(dòng)能大小的因素猜想：可能與質(zhì)量m和速度v有關(guān)實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法如何獲得同樣的速度？學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能定性探究影響動(dòng)能大小的因素甲：質(zhì)量不同的小球從同一高度釋放。乙：同一小球從不同高度釋放。速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大質(zhì)量一定時(shí)，速度越大，動(dòng)能就越大物體質(zhì)量和速度與其動(dòng)能之間有定量關(guān)系嗎？學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能2、表達(dá)式：Ek=mv221（1）公式中v是瞬時(shí)速度，對(duì)地速度；（2）國(guó)際單位為焦耳（J）；學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能（1）動(dòng)能是標(biāo)量，且只有正值，動(dòng)能只與物體的速度大小有關(guān)，與速度方向無關(guān)。3.對(duì)動(dòng)能表達(dá)式的理解AＤCB物體的動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化；速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化。學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能（2）動(dòng)能是狀態(tài)量，v是瞬時(shí)速度。在某一時(shí)刻，物體具有一定的速度，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定,物體的動(dòng)能一定，動(dòng)能是反映物體本身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。（3）動(dòng)能具有相對(duì)性，對(duì)不同的參考系，物體速度有不同的瞬時(shí)值，也就具有不同的動(dòng)能，不作說明一般都以地面為參考系研究物體的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。當(dāng)鳥兒與飛機(jī)相對(duì)而行時(shí)，雖然鳥兒的速度不是很大，但是飛機(jī)的飛行速度很大，這樣對(duì)于飛機(jī)來說，鳥兒的動(dòng)能就很大。如果是一只1.8千克的鳥撞在速度為每小時(shí)700千米的飛機(jī)上，產(chǎn)生的沖擊力比炮彈的沖擊力還要大。鳥擊落飛機(jī)

學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能練習(xí)：思考判斷（1）動(dòng)能是機(jī)械能的一種，凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能（）（2）動(dòng)能總是非負(fù)值（）（3）兩個(gè)物體中，速度大的動(dòng)能也大。（）（4）某物體的速度加倍，它的動(dòng)能也加倍。（）

學(xué)習(xí)任務(wù)一：動(dòng)能【例題】質(zhì)量10kg的小球從高20m平臺(tái)落下，求落地時(shí)的動(dòng)能（g=10m/s2)。解：重力做的功力做功與物體的動(dòng)能有什么關(guān)系呢？問題導(dǎo)入小車通過撞擊對(duì)木塊做功，使木塊從靜止開始運(yùn)動(dòng)，木塊的動(dòng)能從無到有。滾動(dòng)的保齡球具有動(dòng)能，滾動(dòng)過程速度越來越慢，保齡球動(dòng)能減小。動(dòng)能發(fā)生了變化動(dòng)能發(fā)生了變化是不是力做功導(dǎo)致了物體動(dòng)能的變化呢？PARTONE恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系動(dòng)能越來越小受到阻力的作用（合外力與運(yùn)動(dòng)方向相反）阻力做負(fù)功自由落體的物體速度越來越大只受重力（合外力與運(yùn)動(dòng)方向相同）重力做正功動(dòng)能越來越大合外力對(duì)物體做功物體動(dòng)能變化與正功動(dòng)能增加負(fù)功動(dòng)能減少在地面上滾動(dòng)的足球速度越來越小學(xué)習(xí)任務(wù)二：恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系學(xué)習(xí)任務(wù)二：恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄亢懔ψ龉εc動(dòng)能改變的關(guān)系實(shí)驗(yàn)器材用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車的位移s和速度v，用天平測(cè)小車的質(zhì)量m，用鉤碼給小車提供作用力F,求出恒力所做的功W=Fs和物體的動(dòng)能Ek=mv2/2，然后進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-13。實(shí)驗(yàn)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器天平小車鉤碼此實(shí)驗(yàn)的裝置與“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置基本相同。1、實(shí)驗(yàn)中如何平衡摩擦力？2、如何讓小車所受的合力近似等于鉤碼的重力？為什么？學(xué)習(xí)任務(wù)二：恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系用細(xì)線通過定滑輪連接小車與鉤碼，紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與小車相連。實(shí)驗(yàn)中，通過改變鉤碼數(shù)量來改變小車所受拉力的大小，測(cè)出需要測(cè)的物理量，然后算出每次拉力做的功及相應(yīng)的小車動(dòng)能的改變量。比較二者之間的關(guān)系，可以得出什么結(jié)論？實(shí)驗(yàn)過程學(xué)習(xí)任務(wù)二：恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理小車質(zhì)量0.2kg,拉力0.2N合外力做功等于動(dòng)能的變化學(xué)習(xí)任務(wù)二：恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系光滑水平面上一質(zhì)量為m的物體，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F作用下，發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2(如圖)，這個(gè)過程中外力做功多少？V1aFsv2F解答：外力F做功：W＝FsF=ma理論推導(dǎo)學(xué)習(xí)任務(wù)二：恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系如果考慮摩擦力f，則外力做功與動(dòng)能的關(guān)系又如何呢？aSv2v1FfPARTONE動(dòng)能定理學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理1、文字表述：外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化。外力的總功末狀態(tài)動(dòng)能初狀態(tài)動(dòng)能1、合外力做功。2、外力做功之和。動(dòng)能變化和某一過程（始末狀態(tài)）相對(duì)應(yīng)。W合=Ek2

－Ek1=ΔEk學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理2、對(duì)動(dòng)能定理的理解：（1）合力對(duì)物體做的功的理解動(dòng)能定理公式兩邊的每一項(xiàng)都是標(biāo)量，因此動(dòng)能定理是一個(gè)標(biāo)量方程。（2）標(biāo)量性①.W合＝F合·lcosq②.W合＝W1+W2+…＝F1·l1+F2·l2+…cosqcosq①式如果所有外力作用的位移都相同時(shí)優(yōu)先選用②式如果外力作用的位移不完全相同時(shí)，則用此方法③.W合=WAB+WBC+WCD……③式適合于全程是變力，分段是恒力情形W合

=mv2221

－mv1221

=Ek2

－Ek1=ΔEk學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理（3）對(duì)定理中“變化”一詞的理解①W合＞0，Ek2__Ek1，△

Ek——0②W合＜0，Ek2__Ek1，△

Ek——0＞＞＜＜合外力做做正功，則物體動(dòng)能增加合外力做做負(fù)功，則物體動(dòng)能減少學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理（4）動(dòng)能定理的適用范圍及條件：①既適用于恒力做功，也適用于變力做功.②既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。③既適用于單一運(yùn)動(dòng)過程，也適用于運(yùn)動(dòng)的全過程。④動(dòng)能定理中的位移和速度必須是相對(duì)于同一個(gè)參考系.一般以地面為參考系.動(dòng)能定理不涉及物理運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，而只與物體的初末狀態(tài)有關(guān)，在涉及有關(guān)的力學(xué)問題，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理。學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理如圖所示，一輛汽車正以v1=72km/h的速度勻速直線行駛，司機(jī)發(fā)現(xiàn)在前方150m處停有一故障車輛，馬上進(jìn)行剎車操作。設(shè)司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間t1=0.75s，剎車時(shí)汽車受到的阻力為重力的1/2。取重力加速度g=10m/s2。請(qǐng)計(jì)算從發(fā)現(xiàn)故障車至停下，汽車在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移，據(jù)此判斷這兩輛車是否會(huì)相撞。學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理在司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，后車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移

s1=v1t1。后車剎車后，在水平方向只受到阻力F阻的作用，發(fā)生的位移為s2。根據(jù)已知條件，運(yùn)用動(dòng)能定理即可求出s2，若s1+s2＜150m，則兩車不會(huì)相撞。分析解:設(shè)后車剎車時(shí)所受阻力為F阻；司機(jī)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)后車的位移為s1；從開始剎車到停止，后車的位移為s2。后車受力分析如圖所示。由題意可知v1=72km/h=20m/s，F(xiàn)阻

=mg由勻速直線運(yùn)動(dòng)公式可得s1=v1t1=20×0.75m=15m由動(dòng)能定理得整理得發(fā)現(xiàn)故障車至停下汽車發(fā)生的位移為s=s1+s2=55ms＜150m，故兩車不會(huì)相撞。討論《中華人民共和國(guó)道路交通安全法》規(guī)定，機(jī)動(dòng)車在道路上行駛，不得超過限速標(biāo)志標(biāo)明的最高時(shí)速。你能從物理學(xué)的角度說明該規(guī)定的理由嗎？學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理為避免交通事故，汽車在行駛中保持一定安全距離是很重要的。通常車速越高、車重越大，需要保持的安全距離也越大?！吨腥A人民共和國(guó)道路交通安全法》規(guī)定，機(jī)動(dòng)車在道路上行駛，不得超過限速標(biāo)志標(biāo)明的最高時(shí)速。同時(shí)對(duì)于不同種類車輛限速不同。你能從物理學(xué)的角度說明該規(guī)定的理由嗎?思考與討論學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理運(yùn)用動(dòng)能定理不僅可以較簡(jiǎn)便地求解一些恒力做功問題，還可求解一些特殊情況下的變力做功問題。雨滴在空中下落時(shí)會(huì)受到空氣阻力，空氣阻力f的大小與雨滴下落速率v的二次方成正比，即f=kv2，其中k為常數(shù)。若質(zhì)量為m的雨滴，從高h(yuǎn)處以初速度v0豎直加速下落，接近落地前開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知重力加速度為g，求該雨滴從高處下落到地面的過程中，空氣阻力對(duì)其所做的功。解:落地前為勻速直線運(yùn)動(dòng)，則:f=mg由f=kv2得：根據(jù)動(dòng)能定理可得解得：學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理例1.一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量ｍ＝5×103kg，當(dāng)起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為l＝5.3×102ｍ時(shí)，達(dá)到起飛速度v＝60ｍ/s，在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的k倍(ｋ＝0.02)，求飛機(jī)受到的牽引力。隨堂練習(xí)學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理解：①常規(guī)方法②動(dòng)能定理法學(xué)習(xí)任務(wù)三：動(dòng)能定理關(guān)鍵：1.正確計(jì)算物體所受外力做的總功；2.明確物體在運(yùn)動(dòng)過程中初、末狀態(tài)的動(dòng)能值?！窘忸}步驟】

總結(jié)：動(dòng)能定理不涉及物理運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，而只與物體的初末狀態(tài)有關(guān)。在處理物理問題時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理。（1）確定研究對(duì)象，通常是單個(gè)物體；（3）分析物體的受力情況，明確各力做功的情況（做功的大小和正負(fù)