第八章機(jī)械能守恒定律第3節(jié)動能和動能定理-20202021學(xué)年新教材人教版高中物理必修第二冊課件

第3節(jié)動能和動能定理這些物體動能變化的原因是什么？動能如何定量表述？外力做功？動能的變化感知動能Fv1Fv2l

光滑水平面上，質(zhì)量為m的物體，在與運(yùn)動方向總相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2。試尋求這個過程中外力做的功與動能的關(guān)系。情景1

若地面粗糙，物體所受摩擦力恒為f，這個過程中外力做的功與動能的關(guān)系又會如何？GFNlFv2Fv1ffGFN情景2理論探究Fv1Fv2l情景1GFN1．外力對物體做的功是多大？2．物體的加速度是多大？3．物體的初速度、末速度、位移之間有什么關(guān)系？4．結(jié)合上述三式能推導(dǎo)出什么關(guān)系式？lFv2Fv1ffGFN情景2理論探究Fv1Fv2l情景1GFNFv1Fv2l情景1GFNlFv2Fv1ffGFN情景2動能

初態(tài)和末態(tài)的表達(dá)式均為“

”，這個“”代表什么？上述結(jié)論的推導(dǎo)是在恒力做功、直線運(yùn)動過程中得出的，若做功過程對應(yīng)一個曲線運(yùn)動的路徑，該結(jié)論還成立嗎？GO簡化？AB紛繁復(fù)雜的物理現(xiàn)象背后隱藏著簡單的規(guī)律情景3Fv1Fv2l情景1GFNlFv2Fv1ffGFN情景2GOAB(1)概念：物體由于運(yùn)動而具有的能量(2)大?。篍k=mv2/2(3)單位：J1J=1kg·m2/s2

(4)動能是標(biāo)量，是狀態(tài)量(5)動能具有相對性，只能取正值動能動能定理1、動能：高速飛行的子彈有很大的殺傷力，二戰(zhàn)中法國飛行員誤抓敵機(jī)射來的子彈卻安然無恙，是何原因？質(zhì)量一定的物體1．速度變化，動能是否一定變化？2．動能變化，速度是否一定變化？知識建構(gòu)2、動能定理：力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。3：表達(dá)式：合力做的功末態(tài)的動能初態(tài)的動能4、理解：(1)因果關(guān)系:前因后果(2)數(shù)量關(guān)系:功能互求(3)同一性:l與v相對同一參考系---通常選地面①W＞0，Ek2__Ek1，△

Ek——0②W＜0，Ek2__Ek1，△

Ek——0＞＞＜＜加深拓展【例1】如圖為高速攝影機(jī)拍攝到的子彈穿過蘋果瞬間的照片。子彈擊中蘋果前的瞬間速度約為900m/s，穿出蘋果瞬間的速度約為為800m/s，子彈的質(zhì)量約為20g

，在蘋果中穿行的路徑約為10cm。試估算子彈穿過蘋果的過程中對蘋果的平均沖力？拓展應(yīng)用解：對子彈由動能定理有1

選對象v2確定各力做功4列方程2受力分析動能定理GFN由牛頓第三定律，蘋果受的平均沖力為3分析運(yùn)動，定初末f總結(jié)：動能定理解題步驟

1、定對象，選過程；

2、析受力，算總功；

3、知運(yùn)動，定初末；

4、列方程，細(xì)求解。1．定義：物體由于運(yùn)動而具有的能，叫動能2．公式：3．動能是標(biāo)量，是狀態(tài)量4．單位：焦（J）1．內(nèi)容：合外力所做的功等于物體動能的變化2．表達(dá)式：3．解題步驟：

（1）定對象，選過程；（2）析受力，算總功；（3）知運(yùn)動，定初末；（4）列方程，細(xì)求解。?????????????????íì???????í??ì???????íì動能定理動能

動能動能定理課堂小結(jié)題1關(guān)于動能的理解，下列說法正確的是（）A.動能是普遍存在的機(jī)械能的一種基本形式，運(yùn)動物體都具有動能B.公式Ek=

mv2中，v是物體相對于地面的速度，且動能總是正值C.一定質(zhì)量的物體，動能變化時，速度一定變化，但速度變化時，動能不一定變化D.動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)AC?？碱}型題組一對動能和動能變化量的理解題2［2018·江蘇卷］從地面豎直向上拋出一只小球，小球運(yùn)動一段時間后落回地面。忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖象是（）

AADCB

題組二對動能定理的理解D題3［2019·黑龍江大慶四中期末］關(guān)于動能定理的表達(dá)式W=Ek2-Ek1，下列說法正確的是（）A.公式中的W為不包含重力的其他力做的總功B.動能定理既適用于直線運(yùn)動，也適用于曲線運(yùn)動；適用于恒力做功，但不適用于變力做功C.運(yùn)動物體所受合外力不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動，其動能要變化D.公式中的Ek2-Ek1為動能的增量，當(dāng)W>0時動能增加，當(dāng)W<0時動能減少【解析】A錯：動能定理的表達(dá)式W=Ek2-Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功。B錯：動能定理適用于任何運(yùn)動，既適用于直線運(yùn)動，也適用于曲線運(yùn)動，既適用于恒力做功，也適用于變力做功。C錯：運(yùn)動物體所受合外力不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動，若合外力方向始終與運(yùn)動方向垂直，合外力不做功，動能不變。D對：公式中的Ek2-Ek1為動能的增量，當(dāng)W>0時，即Ek2-Ek1>0，動能增加，當(dāng)W<0時，即Ek2-Ek1<0，動能減少。

題4

［2019·河北唐山高一期末］某雪上項(xiàng)目運(yùn)動員在一次自由式滑雪空中技巧比賽中，沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900J，他克服阻力做功100J，他在此過程中（）A.動能增加了1900J B.動能增加了2000JC.重力勢能減小了1900J D.重力勢能減小了2000JC【解題通法】一種力做的功對應(yīng)著一種形式的能的變化（1）根據(jù)重力做功判斷重力勢能的變化。（2）根據(jù)合力做功判斷動能的變化。提示：重力是動力，摩擦力（含空氣阻力）是阻力，合力做的功是1800J。

題組三動能定理的基本應(yīng)用

題5

［2020·山東日照高一檢測］質(zhì)量M=4.0×104

kg的飛機(jī)，從靜止開始沿平直的跑道滑行，當(dāng)滑行距離L=1.6×103

m時，達(dá)到起飛速度v=60m/s。問：（1）起飛時飛機(jī)的動能多大？（2）若不計(jì)滑行過程中所受的阻力，則飛機(jī)受到的牽引力為多大？應(yīng)用動能定理解題的步驟（1）確定研究對象和研究過程，動能定理的研究對象一般是單個物體，如果是系統(tǒng)，那么系統(tǒng)內(nèi)的物體運(yùn)動狀態(tài)要一致。（2）對研究對象進(jìn)行受力分析。（3）寫出該過程中合力做的功或分別寫出各個力做的功（注意功的正負(fù)）。如果研究過程中物體的受力情況有變化，要分別寫出在各個階段中力做的功。（4）寫出物體的初、末動能。（5）按照動能定理列式并求解。

A

題組四用動能定理解決變力做功問題B題7如圖所示，木板可繞固定水平軸O轉(zhuǎn)動。木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置，木板上的物塊始終相對于木板靜止。在這一過程中，物塊的重力勢能增加了2J。用FN表示物塊受到的支持力，用Ff表示物塊受到的摩擦力。在此過程中，以下判斷正確的是（）A.FN和Ff對物塊都不做功B.FN對物塊做功為2J，F(xiàn)f對物塊不做功C.FN對物塊不做功，F(xiàn)f對物塊做功為2JD.FN和Ff對物塊所做功的代數(shù)和為0【解析】由做功的條件可知：只要有力，并且物塊沿力的方向有位移，那么該力就對物塊做功。受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力Ff方向始終和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。物塊的重力勢能增加了2J，即重力做功為-2J，緩慢轉(zhuǎn)動的過程中物塊動能不變，由動能定理知，WFN-WG=0，則FN對物塊做功為2J，B選項(xiàng)正確。

題8一質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平力F作用下從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動到Q點(diǎn)，如圖所示。則力F所做的功為（）A.mglcosθ

B.FlsinθC.mgl（1-cosθ）

D.Fl（1-sinθ）C

題組五用動能定理解決多過程問題

1水平面問題

C2豎直面問題

AD題12［2016·浙江卷］［多選］如圖所示為一滑草場。某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面間的夾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端（不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。則（）

AB3斜面問題

（1）物體到達(dá)B點(diǎn)時的速度大小。（2）物體在圓弧軌道上克服摩擦力所做的功。4曲面問題題組六用動能定理解決曲線運(yùn)動類問題題14［2019·山東德州高一期末檢測］如圖所示，水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在A點(diǎn)，自然狀態(tài)時其右端位于B點(diǎn)，水平桌面右側(cè)有一豎直放置的光滑軌道MNP，其形狀為半徑R=0.8m的圓環(huán)剪去了左上角135°的圓弧，MN為其豎直直徑，P點(diǎn)到桌面的豎直距離也為R。用質(zhì)量m1=0.4kg的小物塊將彈簧緩慢壓縮到C點(diǎn)，釋放后彈簧恢復(fù)原長時小物塊m1恰好停止在B點(diǎn)。用同種材料、質(zhì)量為m2=0.2kg的小物塊將彈簧緩慢壓縮到C點(diǎn)釋放，小物塊m2過B點(diǎn)后做勻變速運(yùn)動，由B到D位移與時間的關(guān)系為x=6t-2t2，小物塊m2飛離桌面后恰好由P點(diǎn)沿切線進(jìn)入圓軌道，g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力。求：（1）小物塊m2到達(dá)P點(diǎn)時的速度是多少？（2）BD間的距離。（3）判斷小物塊m2能否沿圓軌道到達(dá)M點(diǎn)（要求寫出判斷過程）。

題15

如圖是滑板運(yùn)動的軌道，BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道，BC段的圓心為O點(diǎn)，圓心角為60°，半徑OC與水平軌道CD垂直，水平軌道CD段粗糙且長8m。某運(yùn)動員從軌道上的A點(diǎn)以3m/s的速度水平滑出，在B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧軌道BC，經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道，到達(dá)E點(diǎn)時速度減為零，然后返回。已知運(yùn)動員和滑板的總質(zhì)