教科版(2019)必修第二册-4.3动能-动能定理-课件(69张)

1、3.动能动能定理必备知识自主学习一、动能【情境思考】如图所示,人用铁锤打击石头时要用质量较大的铁锤,还要高高抡起来。这样可以增大铁锤打击石头时的什么能?提示:动能。1.定义:物体由于_而具有的能量。2.表达式:Ek= _。3.单位:与功的单位相同,国际单位为_。1 J= _。4.特点:(1)具有瞬时性,是_(选填“状态量”或“过程量”)。(2)具有相对性,选取不同的参考系,同一物体的动能一般不同,通常是指物体相对于_的动能。(3)是_(选填“标量”或“矢量”),没有方向,Ek0。运动焦耳1 kgm2s-2状态量地面标量二、动能定理【情境思考】歼15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机,已经实现

2、了在“辽宁舰”上各种训练,形成战斗力,如图所示为正在起飞的歼15战机。(1)歼15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?提示:(1)合力做正功,速度变大,动能增大。(2)做负功,动能减小。1.推导:如图所示,物体的质量为m,在运动方向上受到合外力F的作用发生了一段位移x,速度由v1增加到v2,此过程合外力F做的功为W。2.内容:合外力所做的功等于物体_。3.表达式:W=Ek=_。4.适用范围:既适用于_做功,也适用于_做功;既适用于_运动,也适用于_运动。三、动能定理的实验证明方案1借用“探究_与_、_之间的

3、关系”的实验装置进行实验。方案2使用_系统进行验证。动能的变化Ek2-Ek1恒力变力直线曲线aFm数据实时采集【易错辨析】(1)两个物体中,速度大的动能也大。( )(2)某物体的速度加倍,它的动能也加倍。( )(3)物体的速度发生变化,其动能一定发生变化。( )(4)做匀速圆周运动的物体的动能保持不变。( )(5)外力对物体做功,物体的动能一定增加。( )(6)动能定理中的W为合外力做的功。( )(7)物体的动能增加,合外力做正功。( )关键能力合作学习知识点一动能的性质1.动能的“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,一般以地面为参考系。(2)标量性:动能是标量

4、,没有方向。(3)瞬时性:动能是表征物体运动状态的物理量,与物体的某一位置(或某一时刻)的速度相对应。2.动能与速度的三种关系:(1)数值关系:Ek= mv2,同一物体,速度v越大,动能Ek越大。(2)瞬时关系:动能和速度均为状态量,二者具有瞬时对应关系。(3)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(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,物体的动能可能不变。提醒:动能是标量,与速度方向没有关系。【问题探究】如图所示,骑自行车下坡时,没有蹬车,车速却越来越快,动能越来越大,这与动能定理相矛盾吗?提示:不矛盾。虽然人没蹬车,但重力却对人和车做正功,

5、动能越来越大。【典例示范】【典例】关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系,下列说法正确的是()A.物体做变速运动,合外力一定不为零,动能一定变化B.若合外力对物体做功为零,则合外力一定为零C.合外力对物体做功,它的速度大小一定发生变化D.物体的动能不变,所受的合外力必定为零【解析】选C。力是改变物体速度的原因,物体做变速运动时,合外力一定不为零,但合外力不为零时,做功可能为零,动能可能不变,A、B错误;合外力对物体做功,它的动能一定变化,速度大小也一定变化,C正确;物体的动能不变,所受合外力做功一定为零,但合外力不一定为零,D错误。【素养训练】1.下面有关动能的说法正确的是()A.物体

6、只有做匀速运动时,动能才不变B.物体做平抛运动时,水平方向速度不变,物体的动能也不变C.物体做自由落体运动时,重力做功,物体的动能增加D.物体的动能变化时,速度不一定变化,速度变化时,动能一定变化【解析】选C。物体只要速率不变,动能就不变,A错;动能是标量,不能分解,做平抛运动的物体动能逐渐增大,B错;物体做自由落体运动时,其合力等于重力,重力做正功,物体的动能增加,故C正确;物体的动能变化时,速度一定变化,速度变化时,动能不一定变化,故D错。2.改变汽车的质量和速率,都能使汽车的动能发生变化,在下面几种情况中,汽车的动能是原来的2倍的是()A.质量不变,速率变为原来的2倍B.质量和速率都变为

7、原来的2倍C.质量变为原来的2倍,速率减半D.质量减半,速率变为原来的2倍【解析】选D。由Ek= mv2知,m不变,v变为原来的2倍,Ek变为原来的4倍。同理,m和v都变为原来的2倍时,Ek变为原来的8倍;m变为原来的2倍,速率减半时,Ek变为原来的一半;m减半,v变为原来的2倍时,Ek变为原来的2倍,故选项D正确。【加固训练】跳伞表演是一项观赏性体育项目。如图所示,当运动员从直升机由静止跳下后,在下落过程中会受到水平风力的影响。下列说法正确的是()A.运动员下落过程动能保持不变B.运动员下落过程一定做直线运动C.风力越大,运动员下落时间越长D.风力越大,运动员着地速度越大【解析】选D。运动员

8、下落过程中重力和风力均做了正功,故运动员的动能增加,选项A错误;若风力越大,则风力做正功越多,故运动员着地速度越大,选项D正确;若下落过程中水平风力的大小是改变的,即运动员受到的合力方向改变,则合力与速度的方向不在同一直线上,此时运动员就做曲线运动,选项B错误;水平风力对运动员在竖直方向上的运动没有影响,故运动员下落的时间恒定,选项C错误。知识点二动能定理及其应用1.动能变化量的理解:(1)表达式:Ek=Ek2-Ek1。(2)物理意义:Ek0,表示动能增加;Ek0,Ek0;W0,Ek0【生活情境】小孩玩冰壶游戏,如图所示,将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OB用水平恒力推到A点放手,此后冰壶

9、沿直线滑行,最后停在B点。已知冰面与冰壶间的动摩擦因数为,冰壶质量为m,OA=x,AB=L,重力加速度为g。情境模型素养探究:(1)冰壶在A点的速率vA;(2)冰壶从O点运动到A点的过程中受到小孩施加的水平推力F。【解析】(1)冰壶从A点运动至B点的过程中,只有滑动摩擦力对其做负功,由动能定理得-mgL=0- 解得vA= 。(2)冰壶从O点运动至A点的过程中,水平推力F和滑动摩擦力同时对其做功,由动能定理得(F-mg)x= ,解得F= 。答案:(1) (2) 【生产情境】我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上

10、的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6103 m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s。已知飞机质量m=7.0104 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍,重力加速度g=10 m/s2。探究:飞机滑跑过程中牵引力做功的大小。【解析】飞机从开始运动至起飞的过程中,水平牵引力F和滑动摩擦力同时对其做功,由动能定理得:(F-0.1mg)x= mv2,代入数据解得F=2.1105 N。答案:2.1105 N课堂检测素养达标1.(2020银川高一检测)放在光滑水平面上的物体,仅在两个同向水平力的共同作用下开始运动。若这两个力分别做了6 J和8 J的功,则该物体的动能增加了()A.

11、48 JB.14 JC.10 JD.2 J【解析】选B。合力对物体做功W合=6 J+8 J=14 J。根据动能定理得物体的动能增加量为14 J,B对。2.质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动,起始点A与一轻弹簧O端相距s,如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为,物体与弹簧相碰后,弹簧的最大压缩量为x,则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短,物体克服弹簧弹力所做的功为(重力加速度为g)()A. -mg(s+x)B. -mgxC.mgsD.mg(s+x)【解析】选A。由动能定理得-W-mg(s+x)=0- ,故物体克服弹簧弹力做功W= -mg(s+x),A正确。3.(2020全国卷)如图,在

12、摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑,该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h,其左边缘a点比右边缘b点高0.5h。若摩托车经过a点时的动能为E1,它会落到坑内c点。c与a的水平距离和高度差均为h;若经过a点时的动能为E2,该摩托车恰能越过坑到达b点。 等于()A.20B.18C.9.0D.3.0【解析】选B。摩托车从a到c做平抛运动,水平方向:h=v1t,竖直方向:h= gt2,又知E1= ,联立得E1= ;摩托车从a到b做平抛运动,水平方向:3h=v2t,竖直方向:0.5h= gt2,又知E2= ,联立得E2= ,所以 =18,B正确,A、C、D错误。4.(2020济南高一检测)如图甲所示,上海热带风暴水上乐园有个娱乐项目“音速飞龙”,它有两条高速滑道,下滑起伏共有3层,人可以仰卧下滑。图乙为其滑道侧视图,质量为60 kg的人从A处静止下滑,经BCDEF最终停在G处。已知AB、BC、CD、DE、EF都是半径为12 m的圆弧,其对应的圆心角均为60 ,FG段水平。人滑到F点时速度为20 m/s,取g=10 m/s2,求:(1