202X学年高中物理第2章能的转化与守恒第1节动能的改变课件鲁科版必修2

1、第1节动能的改变学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.知道动能的定义、公式、单位等基本问题。知道动能的定义、公式、单位等基本问题。2.会探究恒力做功与动能改变的关系。会探究恒力做功与动能改变的关系。3.理解动能定理，并能利用动能定理分析解答理解动能定理，并能利用动能定理分析解答问题。问题。2个概念个概念动能、动能的变化动能、动能的变化1个定理个定理动能定理动能定理1个实验个实验恒力做功与动能改变的恒力做功与动能改变的关系关系一、动能一、动能 阅读教材第阅读教材第2324页页“动能局部，知道动能的概念及表达式。动能局部，知道动能的概念及表达式。1.概念：物体由于概念：物体由于_而具有的能。而具有的

2、能。2.表达式：表达式：Ek_。3.单位：国际单位制单位为单位：国际单位制单位为_，1 J1 _ _。4.标矢性：动能是标矢性：动能是_ ，只有，只有_，没有方向。，没有方向。运动运动焦耳焦耳标量标量大小大小思维拓展思维拓展(1)做匀速圆周运动的物体动能怎样变化？做匀速圆周运动的物体动能怎样变化？(2)动能不变的物体是否一定处于平衡状态？动能不变的物体是否一定处于平衡状态？答案答案(1)不变。由于匀速圆周运动的线速度大小不变，故做匀速圆周运动的物体动不变。由于匀速圆周运动的线速度大小不变，故做匀速圆周运动的物体动能保持不变。能保持不变。(2)不一定。动能不变的物体可能只是速度大小不变，如果速度

3、方向发生改变，就不不一定。动能不变的物体可能只是速度大小不变，如果速度方向发生改变，就不是平衡状态了。是平衡状态了。二、恒力做功与动能改变的关系二、恒力做功与动能改变的关系阅读教材第阅读教材第2425页，知道此实验的原理、实验器材、实验步骤、数据处理、误差页，知道此实验的原理、实验器材、实验步骤、数据处理、误差分析及实验应注意的事项。分析及实验应注意的事项。1.实验目的：探究恒力做功与物体实验目的：探究恒力做功与物体_的关系。的关系。2.实验器材：长木板实验器材：长木板(一端附有滑轮一端附有滑轮)、_、钩码假设干、钩码假设干、_、纸带、纸带、复写纸片、刻度尺、细线。复写纸片、刻度尺、细线。图图

4、1动能改变动能改变打点计时器打点计时器小车小车3.实验原理：实验原理：在钩码的拉动下，小车的速度发生了变化，也就是小车的动能发生了在钩码的拉动下，小车的速度发生了变化，也就是小车的动能发生了变化。钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车变化。钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车_。小。小车运动的车运动的_以及钩码对小车的以及钩码对小车的_近似等于钩码的重力，就可以研究近似等于钩码的重力，就可以研究WFs与与Ek之间的关系。之间的关系。动能的变化量动能的变化量位移位移拉力拉力4.实验步骤实验步骤(1)将打点计时器固定在长木板上，把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打将打点计时器固

5、定在长木板上，把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。改变木板倾角，使小车重力点计时器。改变木板倾角，使小车重力_平衡小车及纸平衡小车及纸带受到的带受到的_，使小车做匀速直线运动。，使小车做匀速直线运动。(2)用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的钩码相连。接通电源，用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的钩码相连。接通电源，_，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。(3)更换纸带，重复实验。选择一条点迹清晰的纸带进展数据分析。更换纸带，重复实验。选择一条点迹清晰的纸带进展数据分析。沿斜木板方向的分力

6、沿斜木板方向的分力摩擦力摩擦力放开小车放开小车5.数据处理数据处理GFs(3)数据记录数据记录细线拉力细线拉力_小车质量小车质量_组数组数位移位移s/m恒力做功恒力做功W/J小车的速度小车的速度v/(ms1)小车的动能增量小车的动能增量Ek/J1 2 3 (4)由实验数据得出结论：恒力所做的功与动能变化的关系是：由实验数据得出结论：恒力所做的功与动能变化的关系是：。在实验误差允许的范围在实验误差允许的范围内，恒力做的功等于物体动能的改变量内，恒力做的功等于物体动能的改变量6.本卷须知本卷须知(1)平衡摩擦力前，不挂重物，轻推小车后，小车能做平衡摩擦力前，不挂重物，轻推小车后，小车能做_运动。运

7、动。(2)必须保证悬挂小盘和砝码的总质量必须保证悬挂小盘和砝码的总质量_(填填“等于、等于、“远大于或远大于或“远小于远小于)小车的质量。小车的质量。匀速匀速远小于远小于三、动能定理三、动能定理阅读教材第阅读教材第2526页页“动能定理局部，会推导出动能定理表达式，知道动能定理动能定理局部，会推导出动能定理表达式，知道动能定理内容及表达式，初步了解动能定理的适用范围。内容及表达式，初步了解动能定理的适用范围。1.推导：如图推导：如图2所示，物体的质量为所示，物体的质量为m，在与运动方向一样的恒力，在与运动方向一样的恒力F的作用下发生了一的作用下发生了一段位移段位移s，速度由，速度由v1增加到增

8、加到v2，此过程力，此过程力F做的功为做的功为W。maFs2as2.内容内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中_。3.表达式表达式：W _ 。4.两种情况两种情况(1)合外力对物体做正功，合外力对物体做正功，Ek2Ek1，动能，动能_。(2)合外力对物体做负功，合外力对物体做负功，Ek2Ek1，动能，动能_。动能的变化动能的变化增加增加减小减小思维拓展思维拓展歼歼15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机，如图战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机，如图3所示：所示：图图3(1)歼歼15战机起飞时，合力做什么功？速度怎么变化？动能怎

9、么变化？战机起飞时，合力做什么功？速度怎么变化？动能怎么变化？(2)歼歼15战机着舰时，阻拦索对战斗机做什么功？战斗机的动能怎么变化？战机着舰时，阻拦索对战斗机做什么功？战斗机的动能怎么变化？答案答案(1)正功增加增加正功增加增加(2)负功减小负功减小动能、动能定理的理解动能、动能定理的理解要点归纳要点归纳1.动能的动能的“三性三性(1)相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。系。(2)标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。(3)状态

10、量：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态状态量：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态(或某一时刻的或某一时刻的速度速度)相对应。相对应。2.动能变化量的理解动能变化量的理解(1)表达式：表达式：EkEk2Ek1。(2)物理意义：物理意义：Ek0，表示动能增加；，表示动能增加；Ek0，表示动能减少。，表示动能减少。(3)变化原因：力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做正功，动能增加；变化原因：力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做正功，动能增加；合力做负功，动能那么减少。合力做负功，动能那么减少。3.动能定理的理解动能定理的理解(1)表达式：表达式：WEkEk

11、2Ek1，式中的，式中的W为外力对物体做的总功。为外力对物体做的总功。(2)研究对象及过程：动能定理的研究对象可以是单个物体，也可以是相对静止的系研究对象及过程：动能定理的研究对象可以是单个物体，也可以是相对静止的系统。动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段，也可以是运动全过程。统。动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段，也可以是运动全过程。(3)普遍性：动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出，但动普遍性：动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出，但动能定理本身既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程；既适用于物体做直线能定理本身既适用于恒力

12、作用过程，也适用于变力作用过程；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况。运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况。精典例如精典例如例例1 以下关于运动物体所受合力做功和动能变化的关系正确的选项是以下关于运动物体所受合力做功和动能变化的关系正确的选项是()A.如果物体所受合力为如果物体所受合力为0，那么合力对物体做的功一定为，那么合力对物体做的功一定为0B.如果合力对物体所做的功为如果合力对物体所做的功为0，那么合力一定为，那么合力一定为0C.物体在合力作用下做变速运动，动能一定发生变化物体在合力作用下做变速运动，动能一定发生变化D.物体的动能不变，所受合力一定为物体的动能不

13、变，所受合力一定为0解析由功的定义可知，选项解析由功的定义可知，选项A正确；如果合力做的功为正确；如果合力做的功为0，但合力不一定为，但合力不一定为0，例，例如物体的合力和运动方向垂直而不做功，选项如物体的合力和运动方向垂直而不做功，选项B错误；物体做变速运动可能是速度方错误；物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变，所以，做变速运动的物体，动能可能不变，选项向变化而速度大小不变，所以，做变速运动的物体，动能可能不变，选项C错误；错误；物体动能不变，只能说合力不做功，但合力不一定为物体动能不变，只能说合力不做功，但合力不一定为0，选项，选项D错误。错误。A(1)动能与速度的变化关系：动能

14、是标量，速度是矢量，当动能发生变化时，物体动能与速度的变化关系：动能是标量，速度是矢量，当动能发生变化时，物体的速度的速度(大小大小)一定发生了变化，当速度发生变化时，可能仅是速度方向的变化，一定发生了变化，当速度发生变化时，可能仅是速度方向的变化，物体的动能可能不变。物体的动能可能不变。(2)合力的功与动能变化的关系：合力做功不为零，合力一定不为零，物体的动能合力的功与动能变化的关系：合力做功不为零，合力一定不为零，物体的动能一定发生变化，速度大小一定变化；合力做功为零，物体的动能一定不发生变化，一定发生变化，速度大小一定变化；合力做功为零，物体的动能一定不发生变化，但速度大小不变，方向可发

15、生变化。但速度大小不变，方向可发生变化。针对训练针对训练1 有一质量为有一质量为m的木块，从半径为的木块，从半径为r的圆弧曲面上的的圆弧曲面上的a点滑向点滑向b点，如图点，如图4所示。所示。如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，那么以下表达正确的选项是如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，那么以下表达正确的选项是()图图4A.木块所受的合力为零木块所受的合力为零B.因木块所受的力对其都不做功，所以合力做的功为零因木块所受的力对其都不做功，所以合力做的功为零C.重力和摩擦力的合力做的功为零重力和摩擦力的合力做的功为零D.重力和摩擦力的合力为零重力和摩擦力的合力为零解析解析物体做曲线运动，速度方向

16、变化，加速度不为零，故合力不为物体做曲线运动，速度方向变化，加速度不为零，故合力不为零，零，A错误；速率不变，动能不变，由动能定理知，合力做的功为零，而支持错误；速率不变，动能不变，由动能定理知，合力做的功为零，而支持力始终不做功，重力做正功，所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零，力始终不做功，重力做正功，所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零，但重力和摩擦力的合力不为零，但重力和摩擦力的合力不为零，C正确，正确，B、D错误。错误。C动能定理的应用动能定理的应用要点归纳要点归纳1.应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤(1)选取研究对象，明确并分析运动过程，这个过程可以是单一过程，

17、也可以是全过选取研究对象，明确并分析运动过程，这个过程可以是单一过程，也可以是全过程。程。(2)对研究对象进展受力分析。对研究对象进展受力分析。(注意哪些力做功或不做功注意哪些力做功或不做功)(3)写出该过程中合力做的功，或分别写出各个力做的功写出该过程中合力做的功，或分别写出各个力做的功(注意功的正负注意功的正负)。如果研究。如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功。过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功。(4)写出物体的初、末动能。写出物体的初、末动能。(5)按照动能定理列式求解。按照动能定理列式求解。(注意动能增量是末动能减初动能注意动能增量是末

18、动能减初动能)2.动力学问题两种解法的比较动力学问题两种解法的比较牛顿运动定律与运动学公式结合法牛顿运动定律与运动学公式结合法动能定理动能定理适用条件适用条件只能研究在恒力作用下物体做直线只能研究在恒力作用下物体做直线运动的情况运动的情况对于物体在恒力或变力作用下，物对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线运动或曲线运动均适用体做直线运动或曲线运动均适用应用方法应用方法要考虑运动过程的每一个细节要考虑运动过程的每一个细节只考虑各力的做功情况及初、末状只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能态的动能运算方法运算方法矢量运算矢量运算代数运算代数运算相同点相同点确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程

19、分析确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析两种思路比照可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运两种思路比照可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单，不易出错。算简单，不易出错。精典例如精典例如例例2 如图如图5所示，物体沿曲面从所示，物体沿曲面从A点无初速度滑下，滑至曲面的最低点点无初速度滑下，滑至曲面的最低点B时，下滑的高时，下滑的高度为度为5 m，速度为，速度为6 m/s，假设物体的质量为，假设物体的质量为 1 kg。那么下滑过程中物体抑制阻力所。那么下滑过程中物体抑制阻力所做的功为做的功为(g取取10 m/s2)()图图5A.50

20、 J B.18 JC.32 J D.0 J答案答案C例例3 如图如图6所示，物体在离斜面底端所示，物体在离斜面底端5 m处由静止开场下滑，然后滑上由小圆弧与斜面处由静止开场下滑，然后滑上由小圆弧与斜面连接的水平面，假设物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为连接的水平面，假设物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为，斜面倾角为37。求物体能在水平面上滑行的距离。求物体能在水平面上滑行的距离。(sin 370.6，cos 370.8)图图6解析对物体在斜面上和水平面上受力分析如下图。解析对物体在斜面上和水平面上受力分析如下图。方法一分过程列方程：设物体滑到斜面底端时的速度为方法一分过程列方

21、程：设物体滑到斜面底端时的速度为v，物体下滑阶段，物体下滑阶段N1mgcos 37，故，故f1N1mgcos 37。设物体在水平面上运动过程前进的距离为设物体在水平面上运动过程前进的距离为s2，摩擦力，摩擦力f2N2mg由以上各式可得由以上各式可得s23.5 m。方法二方法二全过程列方程：全过程列方程：mgs1sin 37mgcos 37s1mgs20代入数值解得代入数值解得s23.5 m。答案答案3.5 m针对训练针对训练2 (2021佛山高一检测佛山高一检测)将质量为将质量为m的物体，以初速度的物体，以初速度v0竖直向上抛出。抛出竖直向上抛出。抛出过程中阻力大小恒为重力的过程中阻力大小恒为

22、重力的0.2倍。求：倍。求：(1)物体上升的最大高度；物体上升的最大高度；(2)物体落回抛出点时的速度大小。物体落回抛出点时的速度大小。探究恒力做功与动能改变的关系探究恒力做功与动能改变的关系要点归纳要点归纳1.数据测量数据测量(1)拉力的测量：此过程细线的拉力对小车做功，由于钩码质量很小，可认为小车所拉力的测量：此过程细线的拉力对小车做功，由于钩码质量很小，可认为小车所受拉力受拉力F的大小等于钩码所受重力的大小的大小等于钩码所受重力的大小(忽略钩码加速需要的合外力忽略钩码加速需要的合外力)。(2)位移的测量：在纸带上记下第一个点位移的测量：在纸带上记下第一个点O的位置，再在纸带上任意点开场选

23、取的位置，再在纸带上任意点开场选取n个点个点1、2、3、4并量出各点到位置并量出各点到位置O的距离，即为小车运动的位移的距离，即为小车运动的位移s。2.数据处理数据处理精典例如精典例如例例4 在在“探究做功与速度变化的关系实验中，常用的两种实验方案如图探究做功与速度变化的关系实验中，常用的两种实验方案如图7所示：甲通所示：甲通过重物提供牵引力，小车在牵引力作用下运动，用打点计时器测量小车的速度，定过重物提供牵引力，小车在牵引力作用下运动，用打点计时器测量小车的速度，定量计算牵引力所做的功，进而探究牵引力所做功与小车速度的关系；乙通过不同条量计算牵引力所做的功，进而探究牵引力所做功与小车速度的关

24、系；乙通过不同条数橡皮筋的作用下将小车弹出，用打点计时器测量小车的速度，进而探究橡皮筋对数橡皮筋的作用下将小车弹出，用打点计时器测量小车的速度，进而探究橡皮筋对小车所做功与其速度的关系。小车所做功与其速度的关系。图图7(1)(多项选择多项选择)针对这两种实验方案，以下说法正确的选项是针对这两种实验方案，以下说法正确的选项是_。A.甲可以只打一条纸带研究，而乙必须打足够多条纸带才能研究甲可以只打一条纸带研究，而乙必须打足够多条纸带才能研究B.甲中需要平衡小车运动中受到的阻力，而乙中不需要平衡阻力甲中需要平衡小车运动中受到的阻力，而乙中不需要平衡阻力C.甲中小车质量必须远大于所挂重物的质量，而乙中

25、小车质量没有特别的要求甲中小车质量必须远大于所挂重物的质量，而乙中小车质量没有特别的要求D.乙方案中，换用乙方案中，换用2根同样的橡皮筋在同一位置释放，橡皮筋所做的功与一根橡皮筋拉根同样的橡皮筋在同一位置释放，橡皮筋所做的功与一根橡皮筋拉至伸长量为原来至伸长量为原来2倍橡皮筋所做的功是一样的倍橡皮筋所做的功是一样的(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图某同学在实验中打出的一条纸带如图8所示，所示，0、1、27为纸带上连续打出的点，为纸带上连续打出的点，打点计时器的电源频率为打点计时器的电源频率为50 Hz。根据这条纸带，可以判断他在实验中采用的方案是。根据这条纸带，可以判断他在实验中采用的方案

26、是_(选填选填“甲或甲或“乙乙)，实验中小车失去外力后的速度为，实验中小车失去外力后的速度为_m/s。图图8解析解析(1)甲实验中根据打下的一条纸带，运用匀变速直线运动的推论可求得速度，并甲实验中根据打下的一条纸带，运用匀变速直线运动的推论可求得速度，并能根据纸带测量出重物下落的距离，即可进展探究；在乙实验中，要改变拉力做功时，能根据纸带测量出重物下落的距离，即可进展探究；在乙实验中，要改变拉力做功时，用不同条数的橡皮筋且拉到一样的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系，所用不同条数的橡皮筋且拉到一样的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系，所以必须打足够多条纸带才能研究，故以必须打足够多

27、条纸带才能研究，故A正确；在两个实验中，小车下滑时受到重力、正确；在两个实验中，小车下滑时受到重力、细线或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，那么都要用重力的下滑细线或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，那么都要用重力的下滑分量来平衡摩擦力，使得拉力的功等于合力对小车做的功，故分量来平衡摩擦力，使得拉力的功等于合力对小车做的功，故B错误；在甲实验中，错误；在甲实验中，要用重物的重力替代细线的拉力，必须满足这个条件：小车质量远大于所挂重物的质要用重物的重力替代细线的拉力，必须满足这个条件：小车质量远大于所挂重物的质量；而在乙实验中，小车质量没有特别的要求，故量；而在乙实验中，小车质量没有特别的要求，故C正确；由橡皮筋伸长量越大，拉正确；由橡皮筋伸长量越大，拉力越大，在乙实验中，换用力越大，在乙实验中，换用2根同样的橡皮筋在同一位置释放，假设橡皮筋伸长量变根同样的橡皮筋在同一位置释放，假设橡皮筋伸长量变为原来的为原来的2倍，那么橡皮筋做功增加，大于原来的倍，那么橡皮筋做功增加，大于原来的2倍，故倍，故D错误。错误。答案答案(1)AC(2)乙乙1.75针对训练针对训练3 某实验小组的同学采用如图某实验小组的同学采用如图9所示的装置所示的装置(实验中，小车碰到制动装置时，实验中，小车碰到制动装置时，