新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律3動(dòng)能和動(dòng)能定理課件新人教版必修第二冊(cè)

3．動(dòng)能和動(dòng)能定理目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．通過(guò)力對(duì)物體做功的分析確定動(dòng)能的表達(dá)式，加深對(duì)功能關(guān)系的理解。2．能夠從功的表達(dá)式、牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)能定理。3．理解動(dòng)能定理，能用動(dòng)能定理解釋生活中的現(xiàn)象和解決實(shí)際問題?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．定義：物體由于________而具有的能叫動(dòng)能。2．表達(dá)式：Ek＝________。3．單位：與功的單位相同，國(guó)際單位_____________1kg·m2/s2＝1N·m＝1J。4．標(biāo)矢性動(dòng)能是________，只有大小，并且是狀態(tài)量。運(yùn)動(dòng)

知識(shí)點(diǎn)1動(dòng)能焦耳(J)

標(biāo)量

如圖所示，物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下發(fā)生了一段位移l，速度由v1增加到v2，此過(guò)程力F做的功為W。知識(shí)點(diǎn)2動(dòng)能定理1．推導(dǎo)過(guò)程：

2．內(nèi)容：力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的______，等于物體在這個(gè)過(guò)程中______________。3．適用范圍：既適用于________做功，又適用于________做功，既適用于________運(yùn)動(dòng)，又適用于________運(yùn)動(dòng)。功

動(dòng)能的變化

恒力

變力

直線

曲線

思考辨析『判一判』(1)某物體的速度加倍，它的動(dòng)能也加倍。 (

)(2)速度大的物體動(dòng)能也大。 (

)(3)兩質(zhì)量相同的物體，動(dòng)能相同，速度一定相同。 (

)(4)合外力做功不等于零，物體的動(dòng)能一定變化。 (

)(5)物體的速度發(fā)生變化，合外力做功一定不等于零。 (

)(6)物體的動(dòng)能增加，合外力做正功。 (

)×

×

×

√

×

√

『選一選』(多選)(2021·湖北孝感市天有永新實(shí)驗(yàn)學(xué)校高一月考)關(guān)于物體的動(dòng)能，下列說(shuō)法不正確的是 (

)A．質(zhì)量相同的物體，速度大的動(dòng)能一定大B．動(dòng)能相同的物體，質(zhì)量相同時(shí)速度一定相同C．質(zhì)量不變的物體，速度變化，動(dòng)能一定變化D．動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)BCD

『想一想』如圖所示是古代戰(zhàn)爭(zhēng)中攻擊城門的戰(zhàn)車，戰(zhàn)車上裝有一根質(zhì)量很大的圓木，有很多士兵推著戰(zhàn)車使圓木以很大的速度撞擊城門，輕而易舉地將城門撞破。圓木的質(zhì)量很大，速度很大時(shí)，是為了增加圓木的什么能？解析：動(dòng)能。課內(nèi)互動(dòng)探究探究

如圖所示，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，打到一個(gè)小木塊上，能將木塊撞出一段距離。提高小球的初始高度h，小球滾下撞擊木塊的速度變大，木塊就會(huì)被撞的遠(yuǎn)些，說(shuō)明功與速度變化有著密切聯(lián)系。請(qǐng)思考：功與速度變化(動(dòng)能)有什么關(guān)系？提示：合外力所做的功等于物體動(dòng)能的增量。對(duì)動(dòng)能、動(dòng)能定理的理解情景導(dǎo)入1．動(dòng)能的“四性”(1)相對(duì)性：選取不同的參考系，物體的速度不同，動(dòng)能也不同，一般以地面為參考系。(2)狀態(tài)性：動(dòng)能是表征物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(或某一時(shí)刻的速度)相對(duì)應(yīng)。(3)標(biāo)量性：只有大小，沒有方向；只有正值，沒有負(fù)值。(4)瞬時(shí)性：動(dòng)能具有瞬時(shí)性，與某一時(shí)刻或某一位置的速率相對(duì)應(yīng)。要點(diǎn)提煉2．對(duì)動(dòng)能定理的理解(1)表達(dá)式的理解①公式W＝Ek2－Ek1中W是合外力做的功，不是某個(gè)力做的功，W可能是正功，也可能是負(fù)功。②Ek2、Ek1分別是末動(dòng)能和初動(dòng)能，Ek2可能大于Ek1，也可能小于Ek1。(2)W的求法動(dòng)能定理中的W表示的是合外力的功，可以應(yīng)用W＝F合·lcosα(僅適用于恒定的合外力)計(jì)算，還可以先求各個(gè)力的功再求其代數(shù)和，W＝W1＋W2＋…＋Wn。(3)動(dòng)能定理公式中等號(hào)的意義①數(shù)量關(guān)系：即合外力所做的功與物體動(dòng)能的變化具有等量代換關(guān)系?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算物體動(dòng)能的變化，求合力的功，進(jìn)而求得某一力的功。②單位相同：國(guó)際單位都是焦耳。③因果關(guān)系：合外力的功是物體動(dòng)能變化的原因。(4)適用范圍動(dòng)能定理應(yīng)用廣泛，直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、恒力做功、變力做功、同時(shí)做功、分段做功等各種情況均適用。(1)動(dòng)能定理說(shuō)明了外力對(duì)物體所做的總功和動(dòng)能變化間的一種因果關(guān)系和數(shù)量關(guān)系，不可理解為功轉(zhuǎn)變成了物體的動(dòng)能，而是意味著“功引起物體動(dòng)能的變化”，即物體動(dòng)能的變化是通過(guò)外力做功的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(2)動(dòng)能定理中的位移和速度必須是相對(duì)于同一個(gè)參考系的，一般以地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系。特別提醒

(多選)如圖所示，電梯質(zhì)量為M，在它的水平地板上放置一質(zhì)量為m的物體。電梯在鋼索的拉力作用下豎直向上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電梯的速度由v1增加到v2時(shí)，上升高度為H，典題1典例剖析CD

思路引導(dǎo)：(1)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，要進(jìn)行受力分析，分析在這個(gè)過(guò)程中有哪些力做功，注意區(qū)分功的正負(fù)。(2)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)要注意選取的研究對(duì)象和對(duì)應(yīng)過(guò)程，合力做的功和動(dòng)能增量一定是對(duì)應(yīng)同一研究對(duì)象的同一過(guò)程。1．(多選)關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力的功、運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的變化，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．運(yùn)動(dòng)物體所受的合力不為零，合力必做功，物體的動(dòng)能一定要變化B．運(yùn)動(dòng)物體所受的合力為零，則物體的動(dòng)能一定不變C．運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能保持不變，則該物體所受合力不一定為零D．運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動(dòng)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練BCD

解析：由功的公式W＝Flcosα知，合力不為零，但若α＝90°，合力的功也為零，故A錯(cuò)誤；若合力為零，則合力的功也為零，由動(dòng)能定理W總＝Ek2－Ek1合力做的總功必為零，則物體的動(dòng)能不發(fā)生改變，故B正確；運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能保持不變，則該物體所受合力不一定為零，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度不變，動(dòng)能不變，但合外力不為零，故C正確；運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動(dòng)，故D正確。探究

如圖所示，一輛汽車正在上坡路上加速行駛。(1)汽車上坡過(guò)程受哪些力作用？各個(gè)力做什么功？(2)汽車的動(dòng)能怎樣變化？其動(dòng)能的變化與各個(gè)力做功有什么關(guān)系？動(dòng)能定理的應(yīng)用情景導(dǎo)入提示：(1)汽車受重力、支持力、牽引力及路面的阻力作用，上坡過(guò)程中牽引力做正功，重力、阻力做負(fù)功，支持力不做功。(2)由于汽車加速上坡，其動(dòng)能增大，汽車動(dòng)能的變化等于重力、牽引力及路面的阻力三個(gè)力做功的代數(shù)和。要點(diǎn)提煉2．動(dòng)能定理與牛頓定律解題的比較

牛頓定律動(dòng)能定理相同點(diǎn)確定研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析適用條件只能研究恒力作用下物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況對(duì)于物體在恒力或變力作用下，物體做直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)均適用應(yīng)用方法要考慮運(yùn)動(dòng)過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題只考慮各力的做功情況及初、末狀態(tài)的動(dòng)能運(yùn)算方法矢量運(yùn)算代數(shù)運(yùn)算兩種思路對(duì)比可看出應(yīng)用動(dòng)能定理解題不涉及加速度、時(shí)間，不涉及矢量運(yùn)算，運(yùn)算簡(jiǎn)單，不易出錯(cuò)。(1)動(dòng)能定理的研究對(duì)象是單一物體，或者是可以看作單一物體的物體系統(tǒng)。(2)動(dòng)能定理是求解物體的位移或速率的簡(jiǎn)捷公式。當(dāng)題目涉及位移和速度而不涉及時(shí)間時(shí)可優(yōu)先考慮動(dòng)能定理；處理曲線運(yùn)動(dòng)中的速度問題時(shí)也要優(yōu)先考慮動(dòng)能定理。(3)若過(guò)程包含了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的分過(guò)程，既可分段考慮也可整個(gè)過(guò)程考慮。但求功時(shí)，有些力不是全過(guò)程都做功，必須根據(jù)不同的情況分別對(duì)待求出總功。特別提醒

如圖所示，用與水平方向成37°的恒力F＝10N將質(zhì)量為m＝1kg的物體由靜止開始從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)撤去力F，已知A、B間距L＝2m，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5。求撤去外力后物體還能滑行多遠(yuǎn)？典題2典例剖析解析：方法1：牛頓運(yùn)動(dòng)定律在A→B過(guò)程中，物體受力如圖所示其中：FN＝mg－Fsinθ①Fcosθ－μFN＝ma1②前進(jìn)L＝2m后，速度設(shè)為v，則v2＝2a1L③撤去外力后，則－μmg＝ma2④再前進(jìn)位移設(shè)為x，則0－v2＝2a2x⑤解①②③④⑤式得x＝2.4m。方法2：動(dòng)能定理對(duì)全程利用動(dòng)能定理，其中過(guò)程一物體所受摩擦力Ff＝μ(mg－Fsin37°)＝2N則FLcos37°－FfL－μmgx＝0得x＝2.4m。規(guī)律總結(jié)：做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，若研究的過(guò)程中不牽扯到時(shí)間，可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律解題，也可用動(dòng)能定理解題。一般來(lái)說(shuō)，用動(dòng)能定理要比運(yùn)動(dòng)學(xué)公式簡(jiǎn)單。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練D

易錯(cuò)辨析警示案例素養(yǎng)警示子彈和木塊所受水平作用力Ff(相互摩擦力)大小相等，可認(rèn)為是恒力。但二者的位移大小不同，做功不同。運(yùn)用動(dòng)能定理分別研究子彈和木塊，求出各自的動(dòng)能變化。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)解析：動(dòng)能是標(biāo)量，由物體的質(zhì)量和速率決定，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，動(dòng)能具有相對(duì)性，無(wú)特別說(shuō)明，一般指相對(duì)于地面的動(dòng)能。故選AB。AB

2．(2021·河南高一開學(xué)考試)2020年10月12日，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功將高分十三號(hào)衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星在發(fā)射階段豎直向上勻加速通過(guò)兩段相同高度的過(guò)程中，下列物理量相同的是 (

)A．運(yùn)動(dòng)時(shí)間 B．平均速度C．速度的變化量 D