2022版新教材高中物理1.3动能和动能定理课件鲁教版必修2

1、第第3 3节节动能和动能定理动能和动能定理一、动能一、动能1.1.含义含义: :物体因物体因_而具有的能量。而具有的能量。2.2.表达式表达式:E:Ek k=_=_。3.3.单位单位: :国际单位制单位为国际单位制单位为_,1 J=1 _= _,1 J=1 _= _。4.4.标矢性标矢性: :动能是动能是_,_,只有只有_,_,没有方向。没有方向。运动运动焦耳焦耳NmNm1 kg(m/s)1 kg(m/s)2 2标量标量大小大小21mv2二、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1.1.要研究恒力做功与动能改变的关系要研究恒力做功与动能改变的关系, ,需要测出作用于需要测出作用于

2、物体的物体的_、物体的、物体的_、以及物体的质量和速度。、以及物体的质量和速度。2.2.用打点计时器和刻度尺测物体的用打点计时器和刻度尺测物体的_和速度和速度, ,用天用天平测物体的平测物体的_,_,用钩码给小车提供作用力。用钩码给小车提供作用力。力力位移位移位移位移质量质量三、动能定理三、动能定理1.1.推导推导: :如下图如下图, ,物体的质量为物体的质量为m,m,在与运动方向一样的在与运动方向一样的恒力恒力F F的作用下发生了一段位移的作用下发生了一段位移s,s,速度由速度由v1v1增加到增加到v2,v2,此过程中力此过程中力F F做的功为做的功为W W。( (摩擦力不计摩擦力不计) )

3、2.2.内容内容: :力在一个过程中对物体做的功力在一个过程中对物体做的功, ,等于物体在这等于物体在这个过程中个过程中_。3.3.表达式表达式:W=_:W=_。4.4.两种情况两种情况: :(1)(1)合外力对物体做正功合外力对物体做正功,E,Ek2k2EEk1k1, ,动能动能_。(2)(2)合外力对物体做负功合外力对物体做负功,E,Ek2k2EEk1k1, ,动能动能_。动能的变化动能的变化E Ek2k2-E-Ek1k1增大增大减小减小5.5.关于动能定理的表达关于动能定理的表达, ,以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是_。动能定理表达式中动能定理表达式中, ,外力做的功一定是合

4、外力做的功。外力做的功一定是合外力做的功。动能定理适用于做变速直线运动的物体。动能定理适用于做变速直线运动的物体。物体所受合力为零时物体所受合力为零时, ,其动能一定为零。其动能一定为零。物体速度减半物体速度减半, ,质量增大到原来的质量增大到原来的2 2倍倍, ,动能不变动能不变一动能的性质一动能的性质1.1.相对性相对性: :选取不同的参考系选取不同的参考系, ,物体的速度不同物体的速度不同, ,动能也动能也不同不同, ,一般以地面为参考系。一般以地面为参考系。2.2.标量性标量性: :只有大小只有大小, ,没有方向没有方向; ;只有正值只有正值, ,没有负值。没有负值。3.3.状态量状态

5、量: :动能是表征物体运动状态的物理量动能是表征物体运动状态的物理量, ,与物体与物体的运动状态的运动状态( (或某一时刻的速度或某一时刻的速度) )相对应。相对应。【思考【思考讨论】讨论】情境情境: :如下图如下图, ,小车以速度小车以速度v1v1匀速运动匀速运动, ,小车上的小球以速度小车上的小球以速度v2(v2v1)v2(v2v1)向前匀速向前匀速运动。运动。讨论讨论:(1):(1)小球相对于地面的动能和相对于小车的动能相等小球相对于地面的动能和相对于小车的动能相等吗吗? ?(2)(2)小球的动能和哪些因素有关小球的动能和哪些因素有关? ?小球的速度变化时小球的速度变化时, ,动能一动能

6、一定变化吗定变化吗? ?( (科学思维科学思维) )提示提示: :(1)(1)小球相对地面的速度大于小球相对小车的速小球相对地面的速度大于小球相对小车的速度度, ,其动能不相等其动能不相等;(2);(2)小球动能的大小与小球的质量和小球动能的大小与小球的质量和速度有关速度有关; ;动能是标量动能是标量, ,速度是矢量速度是矢量, ,当速度只有方向变当速度只有方向变化时化时, ,动能不变。动能不变。【典例示范】【典例示范】改变汽车的质量和速度改变汽车的质量和速度, ,都能使汽车的动能发生变化都能使汽车的动能发生变化, ,那么以下说法中正确的选项是那么以下说法中正确的选项是世纪金榜导学号世纪金榜导

7、学号( () )A.A.质量不变质量不变, ,速度增大到原来的速度增大到原来的2 2倍倍, ,动能增大为原来的动能增大为原来的2 2倍倍B.B.速度不变速度不变, ,质量增大到原来的质量增大到原来的2 2倍倍, ,动能增大为原来的动能增大为原来的4 4倍倍C.C.质量减半质量减半, ,速度增大到原来的速度增大到原来的4 4倍倍, ,动能增大为原来的动能增大为原来的2 2倍倍D.D.速度减半速度减半, ,质量增大到原来的质量增大到原来的4 4倍倍, ,动能不变动能不变【解析】选【解析】选D D。由动能的表达式。由动能的表达式Ek= mv2Ek= mv2知知, ,当当m m不变、不变、v v增大为

8、原来的增大为原来的2 2倍时倍时,Ek,Ek增大为原来的增大为原来的4 4倍倍,A,A错误错误; ;当当v v不变、不变、m m增大为原来的增大为原来的2 2倍倍, ,那么那么EkEk也增大为原来的也增大为原来的2 2倍倍,B,B错误错误; ;假设假设m m减半、减半、v v增大为原来的增大为原来的4 4倍倍, ,那么那么EkEk增大为原来的增大为原来的8 8倍倍,C,C错误错误; ;假设假设v v减半、减半、m m增大为原来的增大为原来的4 4倍倍, ,那么那么Ek=Ek= 4m( )2= mv2=Ek,D4m( )2= mv2=Ek,D正确。正确。1212v212【素养训练】【素养训练】1

9、.1.关于物体的动能关于物体的动能, ,以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( () )A.A.一个物体的动能可能小于零一个物体的动能可能小于零B.B.一个物体的动能与参考系的选取无关一个物体的动能与参考系的选取无关C.C.动能一样的物体速度一定一样动能一样的物体速度一定一样D.D.两质量一样的物体两质量一样的物体, ,假设动能一样假设动能一样, ,其速度不一定一其速度不一定一样样【解析】选【解析】选D D。由。由Ek= mv2Ek= mv2可知可知, ,物体动能不可能小于物体动能不可能小于零零, ,质量一样的物体质量一样的物体, ,动能一样时动能一样时, ,速度的大小一定一样速度的大

10、小一定一样, ,但方向不一定一样但方向不一定一样, ,应选项应选项A A、C C错误错误,D,D正确正确; ;动能具有动能具有相对性相对性, ,其大小与参考系选取有关其大小与参考系选取有关, ,选项选项B B错误。错误。122.2.一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动, ,在时间间在时间间隔隔t t内位移为内位移为s,s,动能变为原来的动能变为原来的9 9倍。该质点的加速度倍。该质点的加速度为为( () )A. A. B. B. C. C. D. D. 2st23s2t24st28st【解析】选【解析】选A A。质点在时间。质点在时间t t内的平均速度内的平

11、均速度v= ,v= ,设时设时间间t t内的初、末速度分别为内的初、末速度分别为v1v1和和v2,v2,那么那么v= ,v= ,故故 = = 。由题意知。由题意知: =9: =9 , ,那么那么v2=3v1,v2=3v1,进而得出进而得出2v1= 2v1= 。质点的加速度。质点的加速度a= a= 。应选项应选项A A正确。正确。st12vv212vv2st221mv2211mv2st2112vv2vsttt【补偿训练】【补偿训练】1.(1.(多项选择多项选择) )关于动能的理解关于动能的理解, ,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( () )A.A.一般情况下一般情况下,Ek= mv2,

12、Ek= mv2中的中的v v是相对于地面的速度是相对于地面的速度B.B.动能的大小由物体的质量和速率决定动能的大小由物体的质量和速率决定, ,与物体的运动与物体的运动方向无关方向无关12C.C.物体以一样的速率向东和向西运动物体以一样的速率向东和向西运动, ,动能的大小相等动能的大小相等, ,方向相反方向相反D.D.当物体以不变的速率做曲线运动时其动能不断变化当物体以不变的速率做曲线运动时其动能不断变化【解析解析】选选A A、B B。动能是标量。动能是标量, ,由物体的质量和速率决由物体的质量和速率决定定, ,与物体的运动方向无关。动能具有相对性与物体的运动方向无关。动能具有相对性, ,无特别

13、无特别说明说明, ,一般指相对于地面的动能。只有一般指相对于地面的动能。只有A A、B B正确。正确。2.2.关于动能的概念关于动能的概念, ,以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( () )A.A.物体由于运动而具有的能叫作动能物体由于运动而具有的能叫作动能B.B.运动物体具有的能叫作动能运动物体具有的能叫作动能C.C.运动物体的质量越大运动物体的质量越大, ,其动能一定越大其动能一定越大D.D.速度较大的物体速度较大的物体, ,具有的动能一定较大具有的动能一定较大【解析解析】选选A A。物体由于运动而具有的能叫动能。物体由于运动而具有的能叫动能, ,但是但是运动的物体可以具有多种能

14、量运动的物体可以具有多种能量, ,如重力势能、内能等如重力势能、内能等, ,故故A A正确正确,B,B错误错误; ;由公式由公式E Ek k= mv= mv2 2可知可知, ,动能既与动能既与m m有关有关, ,又与又与v v有关有关,C,C、D D均错。均错。12二科学探究二科学探究: :恒力做功与动能改变的关系恒力做功与动能改变的关系1.1.实验目的实验目的: :探究恒力做功与物体动能改变的探究恒力做功与物体动能改变的关系。关系。2.2.实验器材实验器材: :小车、钩码、天平、打点计时器、低压小车、钩码、天平、打点计时器、低压交流电源、细绳、一端附有定滑轮的长木板、复交流电源、细绳、一端附

15、有定滑轮的长木板、复写纸、纸带、刻度尺等。写纸、纸带、刻度尺等。3.3.实验方案实验方案: :(1)(1)安装器材安装器材, ,平衡摩擦力。平衡摩擦力。(2)(2)让钩码拉动小车运动。让钩码拉动小车运动。(3)(3)纸带记录小车的运动。纸带记录小车的运动。(4)(4)数据分析数据分析: :拉力做功与小车动能改变的关系。拉力做功与小车动能改变的关系。4.4.数据处理方法数据处理方法: :(1)(1)纸带数据的处理纸带数据的处理: :如下图的纸带上如下图的纸带上,(n-1),(n-1)点、点、n n点、点、(n+1)(n+1)点到第一点的距离分别是点到第一点的距离分别是dn-1dn-1、dndn、

16、dn+1,dn+1,那么那么n n点点速速度度vn= vn= 。n1n 1dd2T(2)(2)实验数据的处理实验数据的处理: :计算各数据中计算各数据中v v2 2和相应的外力做功和相应的外力做功W W的数值并填入表的数值并填入表中。中。利用坐标方格纸利用坐标方格纸, ,将各组数据在坐标纸上标出将各组数据在坐标纸上标出, ,然后然后作出作出W-vW-v2 2图线。如果作出的图线是一条直线图线。如果作出的图线是一条直线, ,说明外力说明外力做功做功W W与物体速度的平方与物体速度的平方v v2 2成正比成正比, ,即即WvWv2 2。5.5.实验结论实验结论: :合外力对物体所做的功等于物体动能

17、的变合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。化。【思考思考讨论讨论】实验数据处理时实验数据处理时, ,如何求小车运动的速度及力对小车做如何求小车运动的速度及力对小车做的功的功? ?( (科学思维科学思维) )提示提示: :根据纸带上记录的点迹根据纸带上记录的点迹, ,利用一段时间内的平均利用一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度速度等于中间时刻的瞬时速度, ,计算对应时刻的小车速计算对应时刻的小车速度。根据重物的重力度。根据重物的重力mgmg及纸带上测量的距离及纸带上测量的距离s,s,用用W=mgsW=mgs计算力对小车做的功。计算力对小车做的功。 【典例示范】【典例示范】在在“探究恒力做

18、功与动能改变的关系实验中探究恒力做功与动能改变的关系实验中, ,某实验某实验小组采用如图甲所示的实验装置。小组采用如图甲所示的实验装置。世纪金榜导学号世纪金榜导学号(1)(1)实验时为了保证小车受到的合外力与沙和沙桶的总实验时为了保证小车受到的合外力与沙和沙桶的总重力大小根本相等重力大小根本相等, ,在沙和沙桶的总质量在沙和沙桶的总质量m m与小车的质与小车的质量量M M的关系必须满足的关系必须满足m mM M的同时的同时, ,实验时首先要做的步实验时首先要做的步骤是骤是_。(2)(2)如图乙为实验中打出的一条纸带如图乙为实验中打出的一条纸带, ,选取纸带中的选取纸带中的A A、B B两两点来

19、探究恒力做功与动能改变的关系点来探究恒力做功与动能改变的关系, ,测出测出A A、B B两点间距两点间距s s和速度大小和速度大小vAvA、vBvB。沙和沙桶的总质量为。沙和沙桶的总质量为m,m,小车的质量为小车的质量为M,M,重力加速度为重力加速度为g,g,那么本实验要验证的数学表达式为那么本实验要验证的数学表达式为_。( (用题中的字母表示实验中测量得到的物理量用题中的字母表示实验中测量得到的物理量) ) 【解析】【解析】(1)(1)小车受到自身重力、木板支持力、细绳拉小车受到自身重力、木板支持力、细绳拉力及木板摩擦力等力的作用力及木板摩擦力等力的作用, ,实验要求保证小车受到的实验要求保

20、证小车受到的合外力与沙和沙桶的总重力根本相等合外力与沙和沙桶的总重力根本相等, ,由此可应用一段由此可应用一段过程中沙和沙桶的重力做的功来表示外力对小车做的过程中沙和沙桶的重力做的功来表示外力对小车做的功功, ,那就必须将木板的摩擦力排除那就必须将木板的摩擦力排除, ,因此因此, ,实验时必须先实验时必须先平衡摩擦力。平衡摩擦力。(2)A(2)A、B B两点间距两点间距s s表示小车在细绳拉力作用下运动的表示小车在细绳拉力作用下运动的位移位移, ,细绳拉力近似等于沙和沙桶的总重力细绳拉力近似等于沙和沙桶的总重力, ,该过程中该过程中合外力对小车做的总功为合外力对小车做的总功为W=mgs,W=m

21、gs,小车在小车在A A、B B两点的速两点的速度大小分别为度大小分别为v vA A、v vB B, ,小车在该过程中的动能变化量为小车在该过程中的动能变化量为E Ek k= = 。因此。因此, ,该实验要验证的数学表达式该实验要验证的数学表达式为为mgs= mgs= 。答案答案: :(1)(1)平衡摩擦力平衡摩擦力(2)mgs= (2)mgs= 22BA11MvMv2222BA11MvMv2222BA11MvMv22【规律方法规律方法】探究功与动能变化的关系数据处理技巧探究功与动能变化的关系数据处理技巧(1)(1)数据处理中合外力的功的计算。数据处理中合外力的功的计算。用弹簧测力计测出钩码的

22、重力用弹簧测力计测出钩码的重力, ,钩码的重力就是小车钩码的重力就是小车受到的合外力。受到的合外力。用毫米刻度尺测出纸带上从初始点到选定的某点之用毫米刻度尺测出纸带上从初始点到选定的某点之间的距离。间的距离。应用恒力做功的计算式应用恒力做功的计算式W=FsW=Fs求出合外力做的功。求出合外力做的功。(2)(2)数据处理中初、末动能确实定。数据处理中初、末动能确实定。在纸带上选定初、末位置所对应的计数点。一般以在纸带上选定初、末位置所对应的计数点。一般以打下的第一个点为初始位置的计数点。打下的第一个点为初始位置的计数点。用毫米刻度尺测定与选定的计数点相邻的两个计数用毫米刻度尺测定与选定的计数点相

23、邻的两个计数点之间的距离点之间的距离s,s,假设这两个计数点间的时间间隔为假设这两个计数点间的时间间隔为t,t,那么那么该计数点对应的速度为该计数点对应的速度为v= v= 。根据动能的定义式根据动能的定义式Ek= mv2Ek= mv2确定初、末动能。确定初、末动能。st12【素养训练】【素养训练】为探究为探究“恒力做功与物体动能改变的关系恒力做功与物体动能改变的关系, ,采用了如采用了如下图的实验装置。请答复以下问题下图的实验装置。请答复以下问题: :(1)(1)为了减小小车与水平木板之间摩擦力的影响为了减小小车与水平木板之间摩擦力的影响, ,应采应采取的做法是取的做法是( () )A.A.将

24、木板不带滑轮的一端适当垫高将木板不带滑轮的一端适当垫高, ,使小车在钩码拉动使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动下恰好做匀速运动B.B.将木板不带滑轮的一端适当垫高将木板不带滑轮的一端适当垫高, ,使小车在钩码拉动使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动下恰好做匀加速运动C.C.将木板不带滑轮的一端适当垫高将木板不带滑轮的一端适当垫高, ,在不挂钩码的情况在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动下使小车恰好做匀速运动D.D.将木板不带滑轮的一端适当垫高将木板不带滑轮的一端适当垫高, ,在不挂钩码的情况在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动下使小车恰好做匀加速运动(2)(2)假设实验中所用小车的质量为假设

25、实验中所用小车的质量为200 g,200 g,为了使实验结为了使实验结果尽量准确果尽量准确, ,在实验室提供的以下四种规格钩码中在实验室提供的以下四种规格钩码中, ,应应该挑选的钩码是该挑选的钩码是( () )A.10 gA.10 g B.30 g B.30 g C.50 gC.50 g D.100 g D.100 g(3)(3)某实验小组挑选了一个质量为某实验小组挑选了一个质量为50 g50 g的钩码的钩码, ,在屡次在屡次正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条, ,经经测量、计算测量、计算, ,得到如下数据得到如下数据: :第一个点到第第一

26、个点到第n n个点的距离个点的距离为为40.0 cm;40.0 cm;打下第打下第n n个点时小车的速度大小为个点时小车的速度大小为1.30 m/s1.30 m/s。该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力。该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力, ,那么拉力那么拉力对小车做的功为对小车做的功为_J,_J,小车动能的增量为小车动能的增量为_J_J。(g(g取取10 m/s2,10 m/s2,结果保存两位小数结果保存两位小数) ) 【解析】【解析】(1)(1)本实验中需要平衡摩擦力本实验中需要平衡摩擦力, ,在平衡过程中在平衡过程中要挂纸带但不能挂钩码要挂纸带但不能挂钩码,A,A、B B错错; ;挂纸

27、带是因为纸带和挂纸带是因为纸带和限位孔之间有摩擦力限位孔之间有摩擦力, ,假设是加速那么是平衡过度假设是加速那么是平衡过度, ,故故D D错错误误,C,C正确。正确。(2)(2)钩码的质量远小于小车的总质量。应选钩码的质量远小于小车的总质量。应选A A。(3)(3)从打下第一个点到打下第从打下第一个点到打下第n n个点拉力对小车做的功个点拉力对小车做的功W=mgs=0.20 J;W=mgs=0.20 J;小车动能的增量为小车动能的增量为Ek= Mv2=0.17 JEk= Mv2=0.17 J。12答案答案: :(1)C(1)C(2)A(2)A【补偿训练】【补偿训练】1.1.在在“探究恒力做功与

28、动能改变的关系探究恒力做功与动能改变的关系实验中实验中( (装置如图甲装置如图甲):):(1)(1)以下说法哪一项为哪一项正确的以下说法哪一项为哪一项正确的( () )A.A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.B.为减小系统误差为减小系统误差, ,应使钩码质量远大于小车质量应使钩码质量远大于小车质量C.C.实验时实验时, ,应使小车靠近打点计时器由静止释放应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一局部图乙是实验中获得的一条纸带的一局部, ,选取选取O O、A A、B B、C C计数点计数点, ,打点计时器使用的交

29、流电频率为打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,50 Hz,那么打那么打B B点时小车的瞬时速度大小为点时小车的瞬时速度大小为_m/s(_m/s(保存三保存三位有效数字位有效数字) )。【解析】【解析】(1)(1)平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况平衡摩擦力的原理就是在没有拉力的情况下调整斜面倾角下调整斜面倾角,使使=tan,A=tan,A错错; ;为减小系统误差为减小系统误差, ,应使钩码质量远小于小车质量应使钩码质量远小于小车质量,B,B错错; ;实验时使小车靠近实验时使小车靠近打点计时器能充分利用纸带打点计时器能充分利用纸带, ,由静止释放那么后面点测出由静止释放那么后面点测出的动能

30、即等于该过程的动能变化量的动能即等于该过程的动能变化量, ,便于利用实验数据便于利用实验数据进展探究进展探究, ,应选应选C C。(2)(2)据据vB= =0.653 m/svB= =0.653 m/s可得打可得打B B点时小车的瞬时速度。点时小车的瞬时速度。ACs2T答案答案: :(1)C(1)C2.2.如图为如图为“探究功与速度变化的关系的实验示意图探究功与速度变化的关系的实验示意图。(1)(1)某同学在实验时某同学在实验时, ,按照下面的步骤实验。按照下面的步骤实验。将打点计时器固定在一块平板上将打点计时器固定在一块平板上, ,让纸带的一端夹在让纸带的一端夹在小车后端小车后端, ,另一端

31、穿过打点计时器另一端穿过打点计时器, ,将平板安装有打点将平板安装有打点计时器的一端适当垫高计时器的一端适当垫高, ,调整高度调整高度, ,直至轻推小车后小直至轻推小车后小车车_(_(选填选填“匀速匀速“加速或加速或“减速减速) )运动。运动。将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处靠近打点计时器处, ,记下小车位置。接通打点计时器电记下小车位置。接通打点计时器电源源, ,释放小车。释放小车。用用2 2条、条、3 3条、条、4 4条、条、5 5条、条、6 6条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替1 1条橡条橡皮筋重做实验皮筋重做实验,

32、,但必须让小车从但必须让小车从_(_(选填选填“同一同一位置或位置或“不同位置不同位置) )静止释放。静止释放。在上述实验中打出的在上述实验中打出的5 5条纸带中条纸带中, ,分别找出小车开场分别找出小车开场近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点, ,并分别测出匀速运动时的速度并分别测出匀速运动时的速度v1v1、v2v2、v3v3、v4v4、v5v5、v6v6。(2)(2)以下以下4 4条纸带中最符合实验要求的是条纸带中最符合实验要求的是_。 (3)(3)某同学记录相关数据见表某同学记录相关数据见表: :实验次数实验次数条数条数速度速度m/sm/s速度平方速度平方m m2 2/s/s2 21 1

33、1 11.281.281.641.642 22 21.751.753.063.063 33 32.102.104.414.414 44 42.262.265.115.115 55 52.682.687.187.186 66 62.962.968.768.76用用W W0 0表示一条橡皮筋做的功表示一条橡皮筋做的功, ,请在坐标纸上画出请在坐标纸上画出W-vW-v2 2图像。图像。根据你画的根据你画的W-v2W-v2图像图像, ,你认为该同学第你认为该同学第_次实次实验操作出现了问题验操作出现了问题, ,问题可能在于该次实验时小车释放问题可能在于该次实验时小车释放的位置距离打点计时器较原位置的位

34、置距离打点计时器较原位置_(_(选填选填“远或远或“近近) )。【解析】【解析】(1)(1)为了使小车受到的合外力就是橡皮筋的拉为了使小车受到的合外力就是橡皮筋的拉力力, ,需要平衡掉小车所受到的摩擦力需要平衡掉小车所受到的摩擦力, ,当小车刚好匀速当小车刚好匀速下滑时下滑时, ,说明小车沿平板方向的重力的分力刚好平衡掉说明小车沿平板方向的重力的分力刚好平衡掉摩擦力摩擦力; ;为了便于实验分析为了便于实验分析, ,必须使每次实验过程中橡必须使每次实验过程中橡皮筋的形变量一样皮筋的形变量一样, ,必须使小车释放的初始位置一样。必须使小车释放的初始位置一样。(2)(2)实验过程中实验过程中, ,小

35、车先加速运动小车先加速运动, ,当橡皮筋恢复原长后当橡皮筋恢复原长后, ,小车匀速运动小车匀速运动, ,打下的纸带最符合实验要求的是打下的纸带最符合实验要求的是B B。(3)(3)根据数据在根据数据在W-vW-v2 2坐标系中描点坐标系中描点, ,把各点用一条平把各点用一条平滑曲线连接起来。滑曲线连接起来。第第4 4个点偏离实验图线较远个点偏离实验图线较远, ,说明说明第第4 4次实验操作出现了问题次实验操作出现了问题; ;速度平方偏小速度平方偏小, ,说明橡皮筋说明橡皮筋做的功小做的功小, ,也就是说橡皮筋的形变量偏小也就是说橡皮筋的形变量偏小, ,小车释放的小车释放的初始位置距离打点计时器

36、位置较远。初始位置距离打点计时器位置较远。答案答案: :(1)(1)匀速同一位置匀速同一位置(2)B(2)B(3)(3)如图如图4 4远远三动能定理的应用三动能定理的应用1.1.动能定理动能定理: :(1)(1)表达式表达式:W=E:W=Ek k=E=Ek2k2-E-Ek1k1, ,式中的式中的W W为外力对物体做的为外力对物体做的总功。总功。(2)(2)研究对象及过程研究对象及过程: :动能定理的研究对象可以是单个动能定理的研究对象可以是单个物体物体, ,也可以是相对静止的系统。动能定理的研究过程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既可以是运动过程中的某一阶

37、段, ,也可以是运动全过程也可以是运动全过程。(3)(3)普遍性普遍性: :动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变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速直线运动的公式推出, ,但动能定理既适用于恒力作用但动能定理既适用于恒力作用过程过程, ,也适用于变力作用过程也适用于变力作用过程; ;既适用于物体做直线运既适用于物体做直线运动的情况动的情况, ,也适用于物体做曲线运动的情况。也适用于物体做曲线运动的情况。2.2.应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤: :(1)(1)选取研究对象选取研究对象, ,明确并分析运动过程明确并分析运动过程, ,这个过程可以这个过程可以是单一

38、过程是单一过程, ,也可以是全过程。也可以是全过程。(2)(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注意哪些力做功或不做功做功) )(3)(3)写出该过程中合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或分别写出各个力做的功功( (注意功的正负注意功的正负) )。如果研究过程中物体受力情况有。如果研究过程中物体受力情况有变化变化, ,要分别写出该力在各个阶段做的功。要分别写出该力在各个阶段做的功。(4)(4)写出物体的初、末动能。写出物体的初、末动能。(5)(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注意动能增量是

39、末动能减初动能减初动能) )【思考【思考讨论】讨论】情境情境: :足球运发动用力足球运发动用力F F踢出足球踢出足球, ,足球足球的质量为的质量为m,m,足球被踢出时的速度为足球被踢出时的速度为v,v,足球被踢出后在地面上运动了距离足球被踢出后在地面上运动了距离x x停下。停下。讨论讨论: :在这个过程中在这个过程中, ,足球运发动对足球做功了吗足球运发动对足球做功了吗? ?做了做了多少功多少功? ?( (科学思维科学思维) )提示提示: :做功。因做功。因x x不是力不是力F F作用时间内的位移作用时间内的位移, ,做的功不做的功不等于等于FxFx。由动能定理求得人对球做的功。由动能定理求得

40、人对球做的功W= mvW= mv2 2。12【典例示范】如下图【典例示范】如下图, ,一只一只20 kg20 kg的狗拉着一个的狗拉着一个80 kg80 kg的雪橇以的雪橇以3 m/s3 m/s的速度冲上坡度为的速度冲上坡度为的斜坡。已的斜坡。已知知sin= ,sin= ,斜坡对雪橇的摩擦阻力恒为斜坡对雪橇的摩擦阻力恒为20 N,20 N,狗拉雪橇上狗拉雪橇上坡时的加速度为坡时的加速度为0.2 m/s2,0.2 m/s2,经过经过10 s10 s拉雪橇的套绳突然断开拉雪橇的套绳突然断开, ,雪橇刚好能冲上坡顶。求斜坡长。雪橇刚好能冲上坡顶。求斜坡长。(g(g取取10 m/s2)10 m/s2)

41、世纪金榜导学号世纪金榜导学号110【审题关键审题关键】序号序号信息提取信息提取初速度不为零初速度不为零末速度为零末速度为零由动能定理求解由动能定理求解【解析解析】套绳断时套绳断时, ,雪橇和狗的速度为雪橇和狗的速度为v=vv=v0 010) m/s=5 m/s10) m/s=5 m/s套绳断时套绳断时, ,雪橇通过的坡长为雪橇通过的坡长为x x1 1=v=v0 0t+ att+ at2 2=40 m=40 m套绳断开后套绳断开后, ,设雪橇在斜坡上滑行设雪橇在斜坡上滑行x x2 2停下。停下。套绳断后雪橇受重力、支持力、阻力套绳断后雪橇受重力、支持力、阻力, ,其中重力做功其中重力做功W WG

42、 G=-Mgsin =-Mgsin xx2 2,W,WN N=0,W=0,Wf f=-fx=-fx2 2。12那么由动能定理有那么由动能定理有-(Mgsin+f)x2=0- Mv2,-(Mgsin+f)x2=0- Mv2,可得可得x2=10 mx2=10 m所以所以, ,斜坡的长度斜坡的长度x=x1+x2=40 m+10 m=50 mx=x1+x2=40 m+10 m=50 m。答案答案:50 m:50 m12【误区警示】【误区警示】 应用动能定理应注意的问题应用动能定理应注意的问题(1)(1)动能定理的研究对象可以是单一物体动能定理的研究对象可以是单一物体, ,或者是可以或者是可以看作一个整

43、体的物体系统。看作一个整体的物体系统。(2)(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。(3)(3)假设过程包含了几个运动性质不同的分过程假设过程包含了几个运动性质不同的分过程, ,既可既可分段考虑也可整个过程考虑。分段考虑也可整个过程考虑。(4)(4)应用动能定理时应用动能定理时, ,必须明确各力做功的正、负。当必须明确各力做功的正、负。当一个力做负功时一个力做负功时, ,可设物体抑制该力做功为可设物体抑制该力做功为W,W,将该力做将该力做功表达为功表达为-W,-W,也可以直接用字母也可以直接用字母W W表示该力做功表示该力做功, ,使其字使其字

44、母本身含有负号。母本身含有负号。 【素养训练】【素养训练】1.1.如下图如下图, ,物体沿曲面从物体沿曲面从A A点无初速度滑点无初速度滑下下, ,滑至曲面的最低点滑至曲面的最低点B B时时, ,下滑的高度为下滑的高度为5 m,5 m,速度为速度为6 m/s,6 m/s,假设物体的质量为假设物体的质量为 1 kg 1 kg。那么下滑过程中物体抑制阻力所做的功为那么下滑过程中物体抑制阻力所做的功为(g(g取取10 10 m/s2)m/s2)( () )A.50 J A.50 J B.18 J B.18 J C.32 J C.32 J 【解析】选【解析】选C C。由动能定理得。由动能定理得mgh-

45、Wf= mv2,mgh-Wf= mv2,故故Wf=mgh-Wf=mgh- mv2=1 mv2=110105 J- 5 J- 1 162 J=32 J,62 J=32 J,那么那么C C正确正确,A,A、B B、D D错误。错误。1212122.2.将质量为将质量为m m的物体的物体, ,以初速度以初速度v0v0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倍。求过程中阻力大小恒为重力的倍。求: :(1)(1)物体上升的最大高度。物体上升的最大高度。(2)(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。【解析解析】(1)(1)设上升的最大高度为设上升的最大高度为h,h

46、,上升过程中上升过程中, ,由动能定理得由动能定理得-mgh-fh=0- -mgh-fh=0- f=0.2mgf=0.2mg联立联立可得可得h= h= 。201mv2205v12g(2)(2)全过程全过程, ,由动能定理得由动能定理得-2fh= mv-2fh= mv2 2- - 联立联立可得可得v= vv= v0 0。答案答案: :(1) (1) (2) v(2) v0 0201mv21263205v12g63【补偿训练】【补偿训练】1.(20211.(2021全国卷全国卷)如图如图, ,某同学用绳子拉动木箱某同学用绳子拉动木箱, ,使它从使它从静止开场沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得静止开场沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定的动能一定 ( () ) A.A.小于拉力所做的功小于拉力所做的功B.B.等于拉力所做的功等于拉力所做的功C.C.等于抑制摩擦力所做的功等于抑制摩擦力所做的功D.D.大于抑制摩擦力所做的功大于抑制摩擦力所做的功【解析解析】选选A A。根据动能定理可得。根据动能定理可得:W:WF F+W+Wf f=E=Ek k, ,又知道摩又