新教材同步备课2024春高中物理第8章机械能守恒定律3.动能和动能定理课件新人教版必修第二册

第八章机械能守恒定律3．动能和动能定理学习任务1．理解动能的概念，会利用动能定义式进行计算。2．理解动能定理表述的物理意义，并能进行相关分析与计算。3．能够推导动能定理，并能应用动能定理分析求解相关问题。关键能力·情境探究达成01知识点一动能的表达式知识点二动能定理知识点三动能定理的应用

知识点一动能的表达式运动Ek

焦耳1N·m1J标量地球同步卫星是人为发射的一种卫星，其中一种的轨道平面与赤道平面成0°角，从地面上看，卫星保持不动，故也称静止卫星，从地球之外看，卫星与地球以相同的角速度转动，故称地球同步卫星。【问题】(1)在卫星的运动过程中，其速度是否变化？(2)其动能是否变化？(3)物体运动动能的大小与哪些因素有关？

1．对动能概念的理解(1)动能是状态量，动能公式中的速度v是瞬时速度。(2)动能是标量，且动能恒为正值。(3)动能也具有相对性，同一物体，对不同的参考系物体的速度有不同值，因而动能也有不同值。计算动能时一般都是以地面为参考系。

【典例1】

(多选)关于动能的理解，下列说法正确的是(

)A．凡是运动的物体都具有动能B．动能不变的物体，一定处于平衡状态C．重力势能可以为负值，动能不可以为负值D．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化√√√ACD

[由动能的定义可知，凡是运动的物体都具有动能，故A正确；物体做匀速圆周运动时，物体的动能不变，但是物体的合力提供向心力，即合力不为零，物体处于非平衡状态，故B错误；重力势能可以有负值，其正负取决于所选择的参考平面，而动能没有负值，故C正确；由于速度为矢量，当方向变化时，若其速度大小不变，则动能并不改变；而动能变化时，一定质量的物体速度大小一定变化，故D正确。][跟进训练]1．(多选)(2022·湖北荆门高一检测)一质量为0.1kg的小球，以5m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，小球碰墙过程中速度的变化为Δv，动能的变化为ΔEk。则下列说法正确的是(

)A．Δv＝10m/s

B．Δv＝0C．ΔEk＝1J D．ΔEk＝0√√AD

[速度是矢量，以弹回的速度方向为正方向，故Δv＝v2－v1＝5m/s－(－5m/s)＝10m/s，而动能是标量，初末状态的速度大小相等，故动能相等，因此Δ

Ek＝0，选项A、D正确。]1．动能定理的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____的变化。知识点二动能定理动能

Ek2－Ek1合力做的功代数和恒力直线变力曲线如图所示，一辆汽车正在上坡路上加速行驶。【问题】(1)汽车上坡过程受哪些力作用？各个力做什么功？(2)汽车的动能怎样变化？(3)其动能的变化与各个力做功有什么关系？提示：(1)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)由于汽车加速上坡，其动能增大。(3)汽车动能的变化量等于重力、牵引力及路面的阻力三个力做功的代数和。1．对动能定理的理解(1)表达式W＝ΔEk中的W为外力对物体做的总功。(2)动能定理描述了做功和动能变化的两种关系。①等值关系：物体动能的变化量等于合力对它做的功。②因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做的功来度量。2．对动能定理的两点说明(1)动能定理的表达式是一个标量式，不能在某一方向上应用动能定理，动能没有负值，但动能的变化量ΔEk有正负之分。(2)应用动能定理涉及“一个过程”和“两个状态”。所谓“一个过程”是指做功过程，应明确该过程合力所做的总功；“两个状态”是指初、末两个状态物体的动能。【典例2】

(多选)质量为m的物体在水平力F的作用下由静止开始在光滑水平地面上运动，前进一段距离之后速度大小为v，再前进一段距离使物体的速度增大为2v，则(

)A．第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量B．第二过程的动能增量是第一过程动能增量的3倍C．第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功D．第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的2倍√√

规律方法

对W＝Δ

Ek的认识(1)动能定理说明，合力做功是物体动能变化的原因，物体动能的变化用合力的功来度量。(2)式中W

＞0，Δ

Ek＞0(动力做功使动能增加)；W＜0，Δ

Ek<0(阻力做功使动能减少)。(3)W＝Δ

Ek，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。[跟进训练]2．下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，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．物体的合外力做功，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√C

[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，如匀速圆周运动，A、B错误；物体的合外力做功，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。]一架喷气式飞机，质量为5.0×103kg,起飞过程中从静止开始在跑道上滑跑的路程为5.3×102m时，达到起飞速度60m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍。(

g取10m/s2)知识点三动能定理的应用【问题】(1)如何应用动能定理求飞机受到的牵引力F

?(2)能否应用动力学、运动学的公式来解？(3)比较两种解法，你觉得哪一种更简明？

(2)设飞机的牵引力为恒力，根据牛顿第二定律有F－f＝ma根据初速度为0的匀加速直线运动规律有v2－0＝2al联立解得F≈1.8×104N。(3)两种解法，殊途同归，用动能定理思路明快，而且飞机的牵引力不一定是恒力，动能定理可用于变力做功的问题，这是它最大的优越性！1．应用动能定理解题的基本思路2．动能定理的优越性项目牛顿运动定律动能定理适用条件只能研究物体在恒力作用下做直线运动的情况对于物体在恒力或变力作用下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只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能项目牛顿运动定律动能定理运算方法矢量运算代数运算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结论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

[拓展]在上例中如果卡车速度从54km/h继续行驶至速度为75.6km/h，此过程中假设卡车所受牵引力与阻力数值不变，求卡车速度从54km/h加速至75.6km/h过程中，卡车前进的距离。

[答案]

96m规律方法

应用动能定理解题的步骤(1)确定研究对象和研究过程(研究对象一般为单个物体或相对静止的物体组成的系统)。(2)对研究对象进行受力分析(注意哪些力做功或不做功)。(3)确定合外力对物体做的功(注意功的正负)。(4)确定物体的初、末动能(注意动能增量是末动能减初动能)。(5)根据动能定理列式、求解。[跟进训练]3．为了交通安全，在公路上行驶的汽车应保持必要的间距。已知某高速公路的最高限速vmax＝120km/h，假设前车突然停止，后车司机从发现情况到进行制动操作，汽车通过的位移s′＝17m，制动时汽车所受的阻力为汽车所受重力的0.5倍，则该高速公路上汽车间的安全距离至少应为多大？(

g＝10m/s2)

[答案]

128m学习效果·随堂评估自测021．关于动能概念及公式W＝Ek2－Ek1的说法中正确的是(

)A．若物体速度在变化，则动能一定在变化B．速度大的物体，动能一定大C．W＝Ek2－Ek1表示功可以变成能D．动能的变化可以用合力做的功来量度1234√

12342．如图所示，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始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(

)A．小于拉力所做的功B．等于拉力所做的功C．等于克服摩擦力所做的功D．大于克服摩擦力所做的功1234√

12343．某人骑自行车下坡，坡长l＝500m，坡高h＝8m，人和车总质量为100kg，下坡时初速度为4m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10m/s，g取10m