【课件】动能和动能定理 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章

机械能守恒定律8.3.1动能和动能定理导入新课

同学们好，在初中时我们我们已经简单的学习了关于动能的一些知识并且进行了基础的定性分析，现在请大家一起思考，我们能否和前面学过的重力势能一样用公式来描述物体的动能?动能011、定义：物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。2、表达式：Ek=mv221（1）公式中v是瞬时速度，对地速度；（2）国际单位为焦耳（J）；

（物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半）（1）动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。3.对动能表达式的理解AＤCB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。（2）动能是状态量，v是瞬时速度。在某一时刻，物体具有一定的速度，物体的运动状态一定,物体的动能一定，动能是反映物体本身运动状态的物理量。（3）动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，不作说明一般都以地面为参考系研究物体的运动。动能定理021、文字表述：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。外力的总功末状态动能初状态动能1、合外力做功。2、外力做功之和。动能变化和某一过程（始末状态）相对应。W合=Ek2

－Ek1=ΔEk2、对动能定理的理解：（1）合力对物体做的功的理解动能定理公式两边的每一项都是标量，因此动能定理是一个标量方程。（2）标量性（3）对定理中“变化”一词的理解①W合＞0，Ek2__Ek1，△

Ek——0②W合＜0，Ek2__Ek1，△

Ek——0＞＞＜＜①.W合＝F合·lcosq②.W合＝W1+W2+…＝F1·l1+F2·l2+…cosqcosq合外力做做正功，则物体动能增加合外力做做负功，则物体动能减少①式如果所有外力作用的位移都相同时优先选用②式如果外力作用的位移不完全相同时，则用此方法③.W合=WAB+WBC+WCD……③式适合于全程是变力，分段是恒力情形W合

=mv2221

－mv1221

=Ek2

－Ek1=ΔEk（4）动能定理的适用范围及条件：①既适用于恒力做功，也适用于变力做功.②既适用于直线运动，也适用于曲线运动。③既适用于单一运动过程，也适用于运动的全过程。④动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系.一般以地面为参考系.动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关，在涉及有关的力学问题，应优先考虑应用动能定理。1.恒力做功或变力做功；2.直线运动或曲线运动；3.单个物体或多个物体；4.一个过程或全过程。（5）研究对象：在高中阶段，动能定理的研究对象一般是单个物体。且物体可视为质点；或物体有一定的形状，但上各点速度大小相等，计算动能时可看作质点。否则高中阶段无法确定物体的动能。（研究对象如果是物体系统，必须考虑内力做功）如图：（6）做功的过程是能量转化的过程，动能定理表达式中的“=”的意义是一种因果联系的数值上相等的符号，它并不意味着“功就是动能增量”，也不意味着“功转变成了动能”，而是意味着“功引起物体动能的变化”。应用动能定理解题的步骤：关键：1.正确计算物体所受外力做的总功；2.明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。【解题步骤】

总结：动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关。在处理物理问题时，应优先考虑应用动能定理。（1）确定研究对象，通常是单个物体；（3）分析物体的受力情况，明确各力做功的情况（做功的大小和正负），并确定外力所做的总功；（4）明确初、末状态的动能，确定动能的变化ΔEk；（5）根据动能定理W总=Ek2-Ek1列方程求解；（2）明确运动过程，可以是某段过程，也可以是整个过程；“三同”：a、力对“物体”做功与“物体”动能变化中”物体”要相同，即

同一物体b、由于和中的s与v跟参考系的选取有关，应取

同一参考系c、物体做功的“过程”应与物体动能变化的“过程”一样，即

同一过程W合

=mv2221

－mv1221

=Ek2

－Ek1

=ΔEk注意事项动能定理与牛顿定律解题的比较牛顿定律动能定理相同点确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析适用条件只能研究恒力作用下物体做直线运动的情况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应用方法要考虑运动过程的每一个细节，结合运动学公式解题只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能运算方法矢量运算代数运算典例分析031．一人用力把质量为1kg的物体由静止向上提高4m，使物体获得8m/s的速度，则下列说法中正确的是（）A．物体动能改变为64J

B．合外力对物体做的功为32JC．物体重力做功为80J D．人对物体做功为72J【答案】BD2．如图所示，一轻杆的下端连接在O点的光滑铰链上，上端固定一光滑小球Q，光滑水平地面上有一与小球质量相等的立方体P，小球Q靠在P的左侧面上，撤去F，当轻杆与地面的夹角为θ时，P和Q尚未分离，此时P和Q的动能之比为（）A．1:1 B．

C．

D．【详解】由题意可知，小球Q做圆周运动，设其速度为v，该速度在水平方向的分速度为

，可知立方体P的水平速度大小是

，则有此时P和Q的动能之比为ABD错误，C正确。3．如图所示，高度相同、倾角不同的两个光滑斜面固定在同一水平地面上，质量相等的两个物体分别从两斜面顶端由静止开始下滑，不计空气阻力，在它们到达斜面底端的过程中（）A．到达底部时重力的功率相等 B．重力做的功相同C．到达底部时的速度相同

D．到达底部时的动能不相等【答案】B4．如图所示，两个固定斜面表面光滑，斜面倾角α<β，物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦）。初始时刻，A、B处于同一高度并恰好静止。剪断轻绳后A、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块分别落地的过程中，两物块（）A．速度的变化量相同 B．动能的变化量相同C．重力势能的变化量相同 D．重力的平均功率相同【答案】D5．如图所示，轻弹簧水平固定在墙上，一小球以初速度vo沿光滑水平面向左运动。在小球向左压缩弹簧的过程中（）A．小球做匀减速运动B．小球动能先增大后减小C．克服弹簧弹力做功等于小球动能减少量D．小球和弹簧刚接触时速度最大，加速度最大【答案】C6．如图甲所示，A、B两小车用轻弹簧连接置于光滑水平面，小宇向左推B小车，使A小车紧靠墙壁，弹簧处于压缩状态。t=0时刻，将B小车由静止释放，A、B两小车运动的加速度与时间关系（a-t）图像如图乙所示。不计空气阻力，弹簧始终在弹性限度内，则（）A．A小车的质量比B小车的质量小B．t1-t2时间内A小车的速率先增大后减小C．t3时刻B小车的动能最小D．t4时刻弹簧处于压缩到最短的状态【答案】D检

测061．如图所示，AB为1/4圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为

，当它由轨道顶端A从静止开始下落时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为（）A．

B．

C．

D．【答案】D2．若一乒乓球运动员某一次击球时，将乒乓球从A点水平击出，乒乓球击中D点；另一运动员将该乒乓球从位于A点正下方且与D点等高的B点斜向上击出，最高点为C，乒乓球也击中D点，A、C高度相同。忽略空气阻力，则（

）A．乒乓球在两个过程中飞行时间不同B．乒乓球在两个过程中飞行时间相同C．乒乓球被击出后的初动能可能相同D．乒乓球被击出后的初动能一定不同【答案】AC3．如图1所示，一轻弹簧竖直固定于水平桌面上，另一相同的弹簧下端与光滑固定斜面底端的挡板相连，物体P、Q分别从两弹簧上端由静止释放，加速度a与弹簧压缩量x的关系分别如图2中实线、虚线所示。则（）A．光滑斜面的倾角为37°B．P、Q向下运动达到最大速度时两弹簧的压缩量之比为1/2C．P、Q的质量之比为1/6D．P、Q向下运动过程中的最大速度之比为【答案】CDA．设物体P、Q分别质量为

、

。B．加速度为零时，物体P、Q的速度最大。由图2可知，P、Q向下运动达到最大速度时两弹簧的压缩量分别为

，

。P、Q向下运动达到最大速度时两弹簧的压缩量之比为1:3。B错误；C．P、Q向下运动达到最大速度时，对两物体，有D．P、Q向下运动过程中的最大速度分别为v1和v2，对P、Q由动能定理得4．刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一，图中所示的图线1、图线2分别为甲、乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离s与刹车前的车速v的关系曲线，已知紧急刹车过程中车与地面间是滑动摩擦。据此可知，下列说法中正确的是（）A．甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车的刹车性能好B．乙车与地面间的动摩擦因数较大，乙车的刹车性能好C．以相同的车速开始刹车，乙车先停下来，乙车的刹车性能好D．甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车与地面间的动摩擦因数较大【答案】BC在刹车过程中，由动能定理因此甲车与地面间动摩擦因数小，乙车与地面间动摩擦因数大。由牛顿第二定律可得，刹车时的加速度所以乙车刹车性能好；以相同的车速开始刹车，乙车刹车距离小，所以乙车先停