【讲与练】高中物理人教版(2019)必修2：8.3 动能和动能定理课件

第八章机械能守恒定律3．动能和动能定理课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升课堂小结目标体系构建1．理解动能和动能定理。2．能用动能定理解释生产生活中的现象。课前预习反馈

动能

知识点

11．定义：物体由于_______而具有的能叫动能。2．表达式：Ek＝____________。3．单位：与功的单位相同，国际单位_____________，1kg·m2/s2＝1N·m＝1J。4．标矢性动能是_______，只有大小，并且是状态量。运动焦耳(J)标量『判一判』(1)某物体的速度加倍，它的动能也加倍。(

)(2)速度大的物体动能也大。(

)(3)两质量相同的物体，动能相同，速度一定相同。(

)×××AB解析：动能是标量，由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关，动能具有相对性，无特别说明，一般指相对于地面的动能。故选AB。『想一想』人造卫星绕地球做匀速圆周运动，在卫星的运动过程中，其速度是否变化？其动能是否变化？答案：速度变化，动能不变。卫星做匀速圆周运动时，其速度方向不断变化，由于速度是矢量，所以速度是变化的；运动时其速度大小不变，所以动能大小不变，由于动能是标量，所以动能是不变的。动能定理

知识点

2如图所示，物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移l，速度由v1增加到v2，此过程力F做的功为W。1．推导过程2．内容：力在一个过程中对物体做的_____，等于物体在这个过程中_____________。3．适用范围既适用于_______做功，又适用于_______做功，既适用于_______运动，又适用于_______运动。功动能的变化恒力变力直线曲线『判一判』(1)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。(

)(2)物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。(

)(3)物体的动能增加，合外力做正功。(

)√×√『想一想』(1)在同一高度以相同的速率将手中的小球以上抛、下抛、平抛三种不同方式抛出，落地时速度、动能是否相同？(2)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？答案：(1)重力做功相同，动能改变相同，末动能、末速度大小相同，但上抛与下抛的落地速度方向相同，斜抛的落地速度方向不同。(2)不矛盾。人没蹬车，但合力却对人和车做正功，动能越来越大。课内互动探究探究

对动能的理解要点提炼1.对动能的理解(1)动能是标量，没有负值，与物体的速度方向无关。(2)动能是状态量，具有瞬时性，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。(3)动能具有相对性，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。典例剖析

(多选)改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下，汽车的动能变化正确的是(

)A．质量不变，速度增大到原来的2倍，动能变为原来的2倍B．速度不变，质量增大到原来的2倍，动能变为原来的2倍C．质量减半，速度增大到原来的4倍，动能变为原来的8倍D．速度减半，质量增大到原来的4倍，动能变为原来的8倍典题1BC(多选)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，则小球碰撞过程中的速度变化和动能变化分别是(

)A．Δv＝10m/s

B．Δv＝0C．ΔEk＝1J

D．ΔEk＝0对点训练❶AD解析：因为速度是矢量，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ΔEk＝0。选项A、D正确。探究

动能定理及其应用要点提炼1.对动能定理的理解(1)表达式的理解①公式W＝Ek2－Ek1中W是合外力做的功，不是某个力做的功，W可能是正功，也可能是负功。②Ek2、Ek1分别是末动能和初动能，Ek2可能大于Ek1，也可能小于Ek1。(2)W的求法动能定理中的W表示的是合外力的功，可以应用W＝F合·lcosα(仅适用于恒定的合外力)计算，还可以先求各个力的功再求其代数和，W＝W1＋W2＋…＋Wn。(3)动能定理公式中等号的意义①数量关系：即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系。可以通过计算物体动能的变化，求合力的功，进而求得某一力的功。②单位相同：国际单位都是焦耳。③因果关系：合外力的功是物体动能变化的原因。(4)适用范围动能定理应用广泛，直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、同时做功、分段做功等各种情况均适用。2．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两种思路对比可看出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。(1)动能定理的研究对象是单一物体，或者是可以看作单一物体的物体系统。(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。当题目涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理；处理曲线运动中的速度问题时也要优先考虑动能定理。(3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑也可整个过程考虑。但求功时，有些力不是全过程都做功，必须根据不同的情况分别对待求出总功。典例剖析

如图所示，用与水平方向成37°的恒力F＝10N将质量为m＝1kg的物体由静止开始从A点拉到B点撤去力F，已知A、B间距L＝2m，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5。求撤去外力后物体还能滑行多远？典题2解析：方法1：牛顿运动定律在A→B过程中，物体受力如图所示其中：FN＝mg－Fsinθ①Fcosθ－μFN＝ma1②前进L＝2m后，速度设为v，则v2＝2a1L③撤去外力后，则－μmg＝ma2④再前进位移设为x，则0－v2＝2a2x⑤解①②③④⑤式得x＝2.4m。方法2：动能定理对全程利用动能定理，其中过程一物体所受摩擦力Ff＝μ(mg－Fsin37°)＝2N则FLcos37°－FfL－μmgx＝0得x＝2.4m。答案：2.4m做匀变速直线运动的物体，若研究的过程中不牵扯到时间，可用运动学公式结合牛顿第二定律解题，也可用动能定理解题。一般来说，用动能定理要比运动学公式简单。

质量为8g的子弹以400m/s的速度水平射入厚度为5cm的钢板，射出后的速度为100m/s，则子弹受到的阻力所做的功为(

)A．680J

B．－600JC．－6×105

J D．6×105

J对点训练❷B

如图甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，让物体在水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5(g取10m/s2)。求：(1)水平推力F在前4m内做的功；(2)物体的最大滑行距离；(3)物体在运动过程中的最大速度。答案：(1)200J

(2)10m

(3)8m/s对点训练❸课堂小结核心素养提升用动能定理求解变力做功在许多物理问题中，做功的力是变力，不能根据功的公式直接计算做的功。可以通过动能定理间接求出。动能定理建立的是外力的总功和物体动能变化之间的一个双向联系，既可以由总功求物体动能的变化，也可以通过物体动能的变化间接求出外力做的功。动能定理是计算变力做功常见的、有效的方法。一个质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点缓慢地移动到Q点，OQ与OP的夹角为θ，如图所示，重力加速度为g，则拉力F所做的功为(

)A．mglcosθ

B．mgl(1－cosθ)C．Flcosθ

D．Flsinθ案例B解析：小球缓慢移动，始终处于平衡状态，由平衡条件可知，F＝mgtanα，α为轻绳与OP的夹角，随着α的增大，F也在增大，是一个变化的力，不能直接用功的公式求它所做的功。由于小球缓慢移动，动能保持不变，由动能定理得：－mgl(1－cosθ)＋W＝0，所以W＝mgl(1－cosθ)，B正确，A、C、D错误。总结提升1．动能定理不仅适用于求恒力做的功，也适用于求变力做的功，同时因为不涉及变力作用的过程分析，应用非常方便。2．当物体受到一个变力和几个恒力作用时，可以用动能定理间接求变力做的功，即W变＋W其他＝ΔEk。课堂达标检测一、动能1．(2023·福建福州高一月考)对于一定质量的物体，以下说法中正确的是(

)A．动能变化，速度一定改变B．速度变化，动能一定变化C．动能不变，速度一定不变D．速度不变，动能可能改变A解析：一定质量的物体，动能变化，则速度大小一定变化，所以速度一定发生变化，故A正确；一定质量的物体，速度变化，有可能是速度方向改变，大小不变，如匀速圆周运动，则动能不变，故B错误；一定质量的物体，动能不变，速度大小一定不变，但是方向可以改变，如匀速圆周运动，所以速度有可能变化，故C错误；一定质量的物体，速度不变，也就是速度的大小和方向都不变，则动能一定不变，故D错误。二、动能定理2．(2023·河南高一期中)把一石块从某高处斜向上抛出，抛出时人对石块做的功为W1，石块从抛出到落地过程中重力对它做的功为W2，克服空气阻力做的功为W3。石块着地时的动能为(

)A．W2－W3

B．W2＋W3C．W1＋W2＋W3

D．W1＋W2－W3D解析：人对石块做的功为W1，石块从抛出到落地过程中重力对它做的功为W2，克服空气阻力做的功为W3，所以外力的总功是W总＝W1＋W2－W3，由动能定理可得，石块落地时的动能为Ek＝W1＋W2－W3，故选D。DA5．(2022·郑州外国语学校高一期中)跳伞运动非常惊险，被世人誉为“勇敢者的运动”。假设质量为m的跳伞运动员由静止开始下落，在打开伞之前受恒定的阻力作用，下落的加速度为a，重力加速度为g，则在运动员竖直下落h的过程中，下列说法正确的是(

)A．运动员的重力势能增加了mghB．运动员克服阻力所做的功为mahC．合力对运动员做的功为m(g－a)hD．运动员的动能增加了mahD解析：运动员的重力势能减小了mg