2023新教材高中物理第四章机械能及其守恒定律第三节动能动能定理课件粤教版必修第二册

第三节动能动能定理核心素养点击

物理观念(1)知道动能的定义、单位、表达式和标矢性(2)知道动能定理的适用范围科学思维会用动能定理解决动力学问题和变力做功问题科学探究能通过理论推导得出动能定理的内容科学态度与责任通过对动能和动能定理的演绎推理，能用动能定理解释生产生活中的现象1．填一填(1)定义。物体由于

而具有的能量称为动能。(2)影响动能大小的因素。①动能的大小与运动物体的

有关，同一物体，速度越大，动能

。②动能的大小与运动物体的质量有关，同样速度，质量越大，动能

。运动速度越大越大(4)单位：

，符号：

。(5)标量。只有

、没有

，动能的大小与速度方向无关。2．判一判(1)某物体的质量大，动能一定大。

(

)(2)某物体的动能变化，速度一定变化。

(

)(3)某物体的速度发生变化，其动能一定变化。

(

)焦耳J大小方向×√×3．想一想龙卷风具有巨大的能量，可以拔起大树、掀翻汽车、摧毁房屋。龙卷风具有的能量是什么能？这种能与哪些因素有关？提示：动能与质量和速度有关(4)适用条件。既适用于恒力对物体做功，也适用于变力对物体做功。既适用于物体做直线运动，也适用于物体做曲线运动。(5)意义。可以用做功的多少来量度物体动能的变化量，如果外力做正功，物体的_________，外力做负功，物体的。(6)应用。动能定理在日常生活、交通运输、军事科技等各方面应用比较广泛，如儿童滑梯、舰载机起飞等。外力动能增大动能减小2．判一判(1)有外力对物体做功，该物体的动能一定增加。

(

)(2)物体的动能增加，合外力一定做正功。

(

)(3)物体受变力作用或做曲线运动时，动能定理不能适用。

(

)×√×3．想一想歼-15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机，如下图。(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？提示：正功增加变大(2)歼-15战机着舰时，动能怎么变化？合力做什么功？增加阻拦索的原因是什么？提示：减小负功使动能减少的更快[重难释解](1)动能由质量和速度来决定，动能是标量，速度是矢量。当速度发生变化时，动能的大小不一定变化。(2)动能与动能变化量是两个不同的概念。动能描述的是物体在某一时刻或某一位置由于运动而具有的能量，具有瞬时性，是状态量。动能变化量那么是指物体的末动能减去初动能，即(Ek2－Ek1)，描述的是物体从一个状态到另一个状态的动能的变化，即对应一个过程。(3)动能为非负值，而动能变化量有正负之分。ΔEk＞0表示物体的动能增加，ΔEk＜0表示物体的动能减少。[素养训练]1．关于物体的动能，以下说法中正确的选项是 ()A．物体速度变化，其动能一定变化B．物体所受的合外力不为零，其动能一定变化C．物体的动能变化，其运动状态一定发生改变D．物体的速度变化越大，其动能一定变化也越大解析：选项A中，假设速度的方向变化而大小不变，那么其动能不变化，错误；选项B中，物体所受合外力不为零，只要速度大小不变，其动能就不变化，如匀速圆周运动中，物体所受合外力不为零，但速度大小始终不变，动能不变，错误；选项C中，物体动能变化，其速度一定发生变化，故运动状态改变，正确；选项D中，物体速度变化假设仅由方向变化引起，其动能可能不变，如匀速圆周运动中，速度变化量大时，但动能始终不变，错误。答案：C2．从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图像是

(

)如下图，一辆汽车正在上坡路上加速行驶。(1)汽车上坡过程受哪些力作用？各个力做什么功？提示：汽车受重力、支持力、牵引力及路面的阻力作用，上坡过程中牵引力做正功，重力、阻力做负功，支持力不做功。(2)汽车的动能怎样变化？其动能的变化与各个力做功有什么关系？提示：由于汽车加速上坡，其动能增大，汽车动能的变化等于重力、牵引力及路面的阻力三个力做功的代数和。(2)物理意义：动能定理指出了合外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即假设合外力做正功，物体的动能增加，假设合外力做负功，物体的动能减小，做了多少功，动能就变化多少。(3)实质：动能定理从能量变化的角度反映了力改变运动的状态时，在空间上的累积效果。如下图，物体在距离斜面底端5m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，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37°。求物体能在水平面上滑行的距离。(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：对物体在斜面上和水平面上受力分析如下图。应用动能定理解题的一般步骤(1)选取研究对象(通常是单个物体)，明确它的运动过程。(2)对研究对象进行受力分析，明确各力做功的情况，求出外力做功的代数和。(3)明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2。(4)列出动能定理的方程W＝Ek2－Ek1，结合其他必要的解题方程求解并验算。[素养训练]1．关于动能定理的表达式W＝Ek2－Ek1，以下说法正确的选项是 ()A．公式中的W为不包含重力的其他力做的总功B．动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，但不适用于变力做功C．运动物体所受合外力不为零，那么该物体一定做变速运动，其动能要变化D．公式中的Ek2－Ek1为动能的增量，当W＞0时动能增加，当W＜0时动能减少解析：动能定理的表达式W＝Ek2－Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功，故A错误；动能定理适用于任何运动，既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于恒力做功，也适用于变力做功，故B错误；运动物体所受合外力不为零，那么该物体一定做变速运动，假设合外力方向始终与物体运动方向垂直，合外力不做功，动能不变，故C错误；公式中的Ek2－Ek1为动能的增量，当W＞0时，即Ek2－Ek1＞0，动能增加，当W＜0时，即Ek2－Ek1＜0，动能减少，故D正确。答案：D3.如下图，水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上，圆弧轨道B端的切线沿水平方向。质量m＝1kg的滑块(可视为质点)在水平恒力F＝10N的作用下，从A点由静止开始运动，当滑块运动的位移s＝0.5m时撤去力F。A、B之间的距离s0＝1m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.1，滑块上升的最大高度h＝0.2m，g取10m/s2。求：(1)在撤去力F时，滑块的速度大小；(2)滑块从B到C过程中克服摩擦力做的功。一、培养创新意识和创新思维探究恒力做功与动能改变的关系[选自鲁科版新教材“实验与探究〞]要研究恒力做功与动能改变的关系，需要测出作用于物体的力、物体的位移，以及物体的质量和速度，求出恒力所做的功和物体的动能，然后进行比较。用打点计时器测小车的位移和速度，用天平测小车的质量，用钩码给小车提供作用力。此实验的装置与“探究加速度与力、质量的关系〞的实验装置根本相同。思考实验中如何平衡摩擦力？如何让小车所受的合力近似等于钩码的重力？如下图，用细线通过定滑轮连接小车与钩码，纸带通过打点计时器与小车相连。实验中，通过改变钩码数量来改变小车所受拉力的大小，测出需要测的物理量。比较W和ΔEk的大小关系，可以得出什么结论？提示：挂钩码前，调节木板左侧的高度，直至向右轻推小车，小车做匀速运动时，就平衡了小车的摩擦力。要使小车所受的合力近似等于钩码的重力，小车的质量应远大于钩码的质量。从表中数据可以看出，在误差范围内拉力对小车所做的功等于小车动能的增量。二、注重学以致用和思维建模1．[多项选择](2021·天津等级考)复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t到达该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内 ()2.冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育工程，比赛场地示意图如下图。比赛时，运发动从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出