新教材同步系列2024春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

第四章机械能及其守恒定律第三节动能动能定理学习目标学法指导1．知道动能的定义和表达式，会计算物体的动能2．会用牛顿第二定律与运动学公式推导动能定理，理解动能定理的含义3．能用动能定理进行相关分析与计算1．复习初中学过的动能的相关内容，结合本节学习，掌握动能的概念及影响动能大小的因素2．利用牛顿第二定律与运动学公式计算合力做的功，推导出动能定理的表达式，并理解其表达式的物理意义3．通过实例掌握应用动能定理解决相关问题的基本思路，体会应用动能定理解题的优越性知识导图课前·自主预习1．表达式：质量为m的物体，以速度v运动时的动能为Ek＝__________．2．动能是标量：只有________，没有__________．3．单位：与____的单位相同．国际单位为______，符号______．动能大小方向功焦耳J物体的动能会小于零吗？【答案】不会，动能总大于或等于零．下列各组物理量都是标量的是

(

)A．质量、时间

B．速度、动能C．位移、路程

D．功、加速度【答案】A

【解析】速度、位移、加速度等既有大小又有方向，为矢量，而质量、时间、动能、路程、功等都只有大小没有方向，为标量，A正确．1．内容：合力对物体所做的功等于物体______的变化量．这个结论叫作____________．2．表达式：W＝______________或W＝___________________．动能定理动能动能定理Ek2－Ek1判断正误．(1)动能是状态量，是标量，只有正值，动能与速度方向无关．

(

)(2)由于速度具有相对性，所以动能也具有相对性．

(

)(3)动能定理既适用于直线运动和曲线运动，也适用于恒力做功和变力做功．

(

)(4)如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零．

(

)(5)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化．

(

)【答案】(1)√

(2)√

(3)√

(4)√

(5)×课堂·重难探究1．表达式的理解(1)公式W＝Ek2－Ek1中W是合外力做功，不是某个力做功，W可能是正功，也可能是负功．(2)Ek2、Ek1分别是末动能和初动能，Ek2可能大于Ek1，也可能小于Ek1．动能定理的理解2．普遍性动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出，但动能定理本身既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况．3．W与ΔEk的关系动能定理揭示了合外力对物体所做的功是引起物体动能变化的原因，合外力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，转化了多少由合外力做了多少功来度量．例1

(2023年深圳期末)甲、乙两人共同推动一辆熄火的汽车沿平直路面匀速前进一段距离，对汽车做功分别为300J和400J，下列说法正确的是

(

)A．阻力对汽车做功为－500JB．合外力对汽车做功为700JC．两人对汽车做的总功为700JD．甲的推力一定小于乙的推力【答案】C

【解析】因汽车做匀速直线运动，由动能定理可知W甲＋W乙＋W阻＝0，解得W阻＝－(300＋400)J＝－700J，A错误；因汽车做匀速直线运动，由平衡条件可知，汽车受合外力等于零，合外力做功是零，B错误；两人对汽车做的总功为W总＝W甲＋W乙＝300J＋400J＝700J，C正确；由力对物体做功的公式W＝Flcosα可知，力F对物体做功大小不仅与力F和位移l的大小有关，还与力F与位移l的夹角α有关，因此甲的推力不一定小于乙的推力，D错误．变式1改变消防车的质量和速度，能使消防车的动能发生改变．在下列几种情况中，消防车的动能变为原来2倍的是

(

)A．质量不变，速度增大到原来2倍B．质量减半，速度增大到原来的4倍C．速度不变，质量增大到原来的2倍D．速度减半，质量增大到原来的2倍【答案】C

用动能定理与牛顿运动定律解题的区别动能定理的应用项目牛顿运动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在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例2

(2023年潮州期末)如图甲所示的“滑滑梯”是小朋友喜爱的游戏活动．“滑滑梯”可简化为如图乙所示的模型，斜面AB倾角θ＝37°，AD高h＝2.4m，C点处有墙壁．一位质量为m＝15kg小朋友(视为质点)从A点开始静止下滑，最后停在水平滑道BC上．假定小朋友与AB、BC间的动摩擦因数均为μ＝0.5，且经过B点时速度大小不变，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：(1)小朋友滑到B点时速度大小；(2)为防止小朋友在C点碰墙，B、C间的最小距离应为多少？【答案】(1)4m/s

(2)1.6m变式2如图，质量为m的滑雪运动员(含滑雪板)从斜面上距离水平面高为h的位置由静止滑下，停在水平面上的b处；若从同一位置以初速度v滑下，则停在同一水平面上的c处，且ab与bc相等．已知重力加速度为g，不计空气阻力和通过a处的机械能损失，则该运动员(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功为

(

)【答案】C

核心素养应用科学思维——应用动能定理求解变力做功利用动能定理求解变力做功1．分析物体的受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力，如果是恒力，写出恒力做功的表达式，如果是变力，用相应功的符号表示出变力所做的功．2．分析物体运动的初、末状态，求出动能的变化量．3．运用动能定理列式求解．例3

(2023年茂名一中期中)如图所示，一列高速列车正沿直线由静止驶出火车站，假设列车质量为m，牵引电机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f．一段时间t后达到最大速度为v，在这段时间内位移为x．则下列说法正确的是(

)A．这段过程列车加速度先减小后增大B．这段过程列车加速度先增大后减小【答案】D

小练·随堂巩固1．关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是

(

)A．合外力为零，则合外力做功一定为零B．合外力做功为零，则合外力一定为零C．合外力做功越多，则动能一定越大D．动能不变，则物体所受合外力一定为零【答案】A

【解析】如果物体所受的合外力为零，根据W＝Flcosα，可得外力对物体做的总功一定为零，故A正确；如果合外力做的功为零，但合外力不一定为零，可能物体的合外力和运动方向垂直而不做功，故B错误；根据动能定理可知，如果合外力做功越多，动能变化越大，但是动能不一定越大，故C错误；物体动能不变，只能说合外力不做功，但合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体，D错误．2．A、B两物体的速度之比为2∶1，质量的大小之比为1∶3，则它们的动能之比为

(

)A．12∶1

B．12∶3C．12∶5

D．4∶3【答案】D

3．一个物体的速度从零增大到v，外力对物体做功为W1；速度再从v增大到2v，外力对物体做功为W2，则W1和W2的关系正确的是(

)A．W2＝3W1 B．W2＝2W1C．W2＝W1 D．W2＝4W1【答案】A

【答案】C

【解析】设物体在AB段克服摩擦力做的功为Wf，对全过程应用动能定理有mgR－Wf－μmgR＝0，解得Wf＝mgR(1－μ)，故C正确，A、B