第6單元動能定理

1、高一物理第6單元 動能定理一、 內(nèi)容黃金組1了解能的概念，知道不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化，理解功和能的關(guān)系。2掌握動能的概念，會計算物體的動能。能用動能定理進行有關(guān)分析和計算。3掌握應(yīng)用動能定理的解題步驟，會進行有關(guān)問題的分析與計算。4會對物體全過程應(yīng)用動能定理求解有關(guān)問題，會應(yīng)用動能定理和其他物理規(guī)律綜合求解有關(guān)問題。二、 要點大揭秘1正確理解動能概念 物體由于運動而具有的能叫動能 （1）動能公式；Ek=mv2/2,單位：焦耳，符號為J （2）可從以下四個方面全面理解這個概念 動能是標量動能的取值為正值或零，不會為負值 動能是狀態(tài)量描述的是物體的某一時刻的運動狀態(tài)一定質(zhì)量的物體在運動狀態(tài)（瞬時

2、速度）確定時，Ek有惟一確定的值 動能具有相對性由于瞬時速度與參考系有關(guān)所以Ek也與參考系有關(guān)在一般情況下，無特殊說明，則認為取大地為參考系物體的動能不會發(fā)生突變，它的改變需要一個過程，這個過程就是外力對物體做功的過程或物體對外做功的過程2.如何正確理解動能具有相對性 由動能的計算公式EKmv2/2可知，速度v是一個與參照物有關(guān)的物理量，因此動能也是一個與選取的參考系有關(guān)的物理量，同一個運動物體，對于不同的參照物，它的動能一般是不相等的，在通常情況下，不做特別注明時，都是以地面為參照物來計算動能的。如某人在以v。=16m/s勻速運動的車廂里，相對于車廂以v=2m/s的速度向車廂前頭投出一質(zhì)量為

3、1kg的物體。如以車廂為參照物：物體的速度v=2m/s，動能EK= mv2/2=1/2×1×22=2J；如以地面為參照物則物體的速度為v+v0,動能EK= m(v+v0)2/2=1/2×1×182=162J,有人部靜止的物體是否一定沒有動能 ？有了動能具有相對性的結(jié)論，這個問題就好回答了，如果選取地球為參照物，物體的速度v0=0，當然沒有動能，如果選取太陽為參照物，物體的質(zhì)量）。3弄清動能和動量的聯(lián)系和區(qū)別 （1）聯(lián)系：動能和動量都是狀態(tài)量，且動能與動量大小間滿足關(guān)系EkP2/2m。 （2）區(qū)別； 定義表達式不同：動能Ek=mv2/2；動量 pmv，并且

4、單位也不同 確定要素不同：動能是標量，只有大??；動量是矢量，有大小且有方向 增量的計算不同：動能增量計算采用代數(shù)法，動量增量計算采用矢量法物理意義不同：動能變化用功來量度，動量變化用沖量來量度4怎樣理解動能定理的適用條件？Mv12/2為物體初始狀態(tài)的動能，mv22/2為物體末狀態(tài)的動能，稱為物體動能的增量的公式是在牛頓第二定律Fma和運動學(xué)公式v22-v12=2as的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的。質(zhì)點的動能定理雖然是在特殊條件下得到的，但是無論作用在物體上的合外力的方向和大小是否改變，或者諸外力是否同時作用在物體上，物體運動的路徑是曲線還是直線，此結(jié)論仍是成立的，同時合外力包括所有的外力（重力、彈力也不例

5、外），另外，由于在推導(dǎo)動能定理過程中應(yīng)用了只能在慣性參考系中成立的牛頓第二定律，故動能定理也只適用于慣性參考系。而對于不同的慣性參考系，雖然力F對物體做的功、物體的動能及動能增量都不相同，但是動能定理作為一個規(guī)律，在不同的慣性參考系中仍然成立，力對物體做的總功總是等于物體動能的增量。動能定理適用于在慣性參考系中運動的任何物體。 5全面理解動能定理 （1）動能定理表達式 WEk2Ek1 （2）對定理的理解： 公式中的W表示合外力做的功，若合外力是恒力，則 W=F·Scos ，也可以表達為 WW1+W2、··其中W1，W2為各分力所做的功 動能定理反映了合外力對物體做

6、的功與物體動能的變化量之間的對應(yīng)關(guān)系，是功能關(guān)系的具體體現(xiàn)外力對物體做功的過程，正是其他形式的能與物體動能之間的轉(zhuǎn)化過程， 動能定理適用于單個物體，外力對物體做的總功即為合外力對物體所做的功，亦為各個外力對物體做功的代數(shù)和 利用動能定理，優(yōu)越之處在于不必考慮運動過程的細節(jié)，重點把握初、末狀態(tài)即初、末動能在解題時一般有兩種情況一種是恒力作用下的勻變速運動，在不涉及加速度和時間時，用動能定理比用牛頓定律和運動學(xué)公式簡便另一種情況是動能定理能解決用牛頓運動定律和運動學(xué)公式不能求解的變力問題6 應(yīng)用動能定理應(yīng)注意的問題 （1）物體動能的變化是由于外力對物體做功引起的，外力對物體的總功為正功，則物體的動

7、能將增加；反之將減小外力對物體所做總功，應(yīng)為所有外力做功的代數(shù)和，包含重力 （2）有些力在物體運動全過程中不是始終存在的，若物體運動過程中包含幾個物理過程，物體運動狀態(tài)、受力等情況均發(fā)生變化，因而在考慮外力做功時，必須根據(jù)不同情況，分別對待 （3）若物體運動過程中包含幾個不同的物理過程，解題時可以分段考慮，這對初學(xué)者比較容易掌握，若有能力，可視全過程為一整體，用動能定理解題 （4）研究對象為一物體系統(tǒng)，對系統(tǒng)用動能定理時，必須區(qū)別系統(tǒng)的外力與內(nèi)力，內(nèi)力做功不在考慮之列 （5）動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參照物，一般以地面為參照物三、 好題解給你1 本課預(yù)習(xí)題（1）關(guān)于功和能，下列說

8、法中正確的是（） A如果一個物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f這個物體具有能量 B做功的過程總伴隨著能量的改變，做了多少功，能量就改變多少 C功就是能，能就是功 D功是能量轉(zhuǎn)化的量度（2）一物體A在光滑的水平面上勻速滑行（） A這個物體沒有能 B這個物體的能量不發(fā)生變化 C這個物體沒有動能 D這個物體的能量在發(fā)生變化（3）物體沿某斜面勻速下滑（） A這個物體的能量不發(fā)生變化 B這個物體的能量在不斷減少C物體克服摩擦力做的功等于重力做的功 D這個物體的動能不變化（4）下列說法中正確的是 ( )A.功和能是相同的概念,所以它們的單位相同 B.功和能是兩個不同的概念C.做功總伴有能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移 D.功是能量

9、轉(zhuǎn)化的量度（5）. 關(guān)于動能,下列說法中正確的是 ( )A.公式Ek=中的速度v是物體相對地面的速度B.動能的大小由物體的質(zhì)量和速率決定,與物體運動的方向無關(guān)C.物體以相同的速率向東和西運動,動能的大小相等而方向不同D.物體以相同的速率做勻速直線運動和勻速圓周運動,其動能不同.因為它在這兩種情況下所受的合力不同,運動性質(zhì)也不同本課預(yù)習(xí)題參考答案：（1）ABD（2）B（3）BCD（4）BCD（5）AB2 基礎(chǔ)題（1）.甲乙兩物體的質(zhì)量之比是1:3,速度之比為3:1,則它們的動能之比Ek甲: Ek乙為 ( )A.1:1 B.1:3 C.3:1 D.9:1（2）.岸邊水面上停著一條小船,小船上站著一

10、個小孩,已知船的質(zhì)量大于小孩的質(zhì)量,那么當小孩沿水平方向跳出時( )A.小孩的動能較大,船的動量較大B.小孩的動量較大,船的動能較大C.小孩和船的動量大小相等,但小孩的動能較大D.小孩和船的動量大小相等,但船的動能較大（3）.物體的動能大,則( )A.該物體的速度一定大 B.使該物體停下來所需的時間一定長C.該物體慣性一定大 D.以上說法都不對基礎(chǔ)題參考答案：（1）C（2）C（3）D3 應(yīng)用題（1）一質(zhì)量均勻不可伸長的繩索，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖所示，今在最低點C施加一豎直向下的力將繩拉至D點，在此過程中，繩索AB的重心位置（）A、逐漸升高B、逐漸降低C、先降低后升高D、始終不

11、變（2）如果每秒有1016個電子撞擊顯象管的屏,每個電子從靜止開始,經(jīng)過足夠大的電壓加速,得到v=107m/s的速率.則維持這電子束需花費多少瓦的功率?(電子質(zhì)量m=9.1´10-31kg) （3）質(zhì)量為5t的汽車，在平直公路上以60kw恒定功率從靜止開始啟動，速度達到24ms的最大速度后，立即關(guān)閉發(fā)動機，汽車從啟動到最后停下通過的總位移為1200m，運動過程中汽車所受的阻力不變，求汽車運動的時間應(yīng)用題參考答案：（1）A提示：外力將繩最低點從C拉到D點的過程中，外力做正功，繩的動能不增加，它的重力熱能增加了，也就是重心升高了。（2）0.455W（3）98s4 提高題（1）A和B兩顆人

12、造地球衛(wèi)星的質(zhì)量分別為m和2m,它們的軌道半徑分別為rA和rB,且rA=2rB.則它們的動能之比EkA:EkB為 ( )A.2:1 B.1:2 C.1: D.1:4（2）在光滑水平面上，有一質(zhì)量m1=20kg的小車，通過一根幾乎不可伸長的輕繩與另一個質(zhì)量為m2=25kg的拖車相連接一質(zhì)量m3=15kg的物體放在拖車的平板上物體與平板間的滑動摩擦因數(shù)為=0.20開始時，拖車靜止，繩未拉緊，如圖所示，小車以v0=3ms的速度向前運動求：當m1、m2、m3以同一速度前進時，速度的大小物體在拖車平板上移動的距離（g取10ms2）（3）如圖所示，質(zhì)量為 m的物體 A放在傾角 30°的斜面上，物

13、體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，細繩的一端固定在斜面頂，并跨過固定在物體上的滑輪B，用力F拉繩的另一端（OB與斜面平行，繩與滑輪間摩擦不計），將物體A從斜面底端技至斜面頂，要使力F所做的功最少，力F的大小和方向應(yīng)如何？提高題參考答案：（1）D（2）1m/s, 0.33m（3）120°，F(xiàn)mg，分析和解：在物體所受的各外力中只有拉力F能做正功而使物體的動能增加，根據(jù)動能定理，要使力F做的功最少，則物體的動能的增加必須為零，除拉力外，重力做負功是不可避免的，而阻力做的負功越少，則拉力做的功也就相應(yīng)的減少，所以要使拉力F做的功最少，應(yīng)滿足兩個條件中的一個：一是物體A勻速上滑，二是使A受到的摩擦力

14、為零。A勻速上升的條件是：FFcosmgsin+F 磨擦力F為0的條件是支持力FN0，可得fsin=mgcos F為0, 聯(lián)立三式，解得120°，F(xiàn)mg， 四、 課后演武場1關(guān)于做功和物體動能變化的關(guān)系，不正確的是（） A只有動力對物體做功時，物體的動能增加 B只有物體克服阻力做功時，它的功能減少 C外力對物體做功的代數(shù)和等于物體的末動能和初動能之差 D動力和阻力都對物體做功，物體的動能一定變化2兩個具有相等動量的物體，質(zhì)量分別為m1和m2，且m1>m2，比較它們的動能，則( ) A、m2的動能較大 B、m1的動能較大 C動能相等 D不能確定3下列關(guān)于運動物體所受的合外力、合外

15、力做功和動能變化的關(guān)系正確的是（） A如果物體所受的合外力為零，那么會外力對物體做的功一定為零 B如果合外力對物體所做的功為零，則合外力一定為零 C物體在合外力作用下作變速運動，動能一定變化 D物體的動能不變，所受的合外力必定為零4關(guān)于動能和動量的關(guān)系正確的是（） A物體的動能改變，其動量也一定改變B物體的動量改變，則其功能一定改變 C動能是矢量，動量是標量 D物體的速度不變，則動量不變，動能也不變5兩個材料相同的物體，甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，以相同的初動能在同一水平面上滑動，最后都靜止，它們滑行的距離是（） A乙大B甲大C一樣大D無法比較6一個物體沿著高低不平的自由面做勻速率運動，在下面幾種說

16、法中，正確的是（） A動力做的功為零 B動力做的功不為零 C動力做功與阻力做功的代數(shù)和為零 D合力做的功為零7放在水平面上的物體在一對水平方向的平衡力作用下做勻速直線運動，當撤去一個力后，下列說法中錯誤的是（） A物體的動能可能減少 B物體的動能可能增加 C沒有撤去的這個力一定不再做功 D沒有撤去的這個力一定還做功8質(zhì)量為1kg的滑塊，以 6ms的初速度沿光滑的水平面向左滑行，從某一時刻起在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間，沿塊的速度方向變成向右，大小是6m/s，則在這段時間里水平力做的功是多少？9如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細繩經(jīng)過光滑小孔牽引在光滑水平面上做勻速圓周運動，拉力為某個值F時，轉(zhuǎn)動半徑為B，當拉力逐漸減小到了F/4時，物體仍做勻速圓周運動，半徑為2R，則外力對物體所做的功大小是（）A、FR/4 B、3FR/4 C、5FR/2 D、零10質(zhì)量為 5×105kg的機車，以恒定的功率沿平直軌道行駛，在3minl內(nèi)行駛了1450m，其速度從10m/s增加到最大速度15m/s若阻力保持不變，求機車