新教材同步系列2024春高中物理第四章機械能及其守恒定律第三節(jié)動能動能定理課件粵教版必修第二冊

第四章機械能及其守恒定律第三節(jié)動能動能定理學習目標學法指導1．知道動能的定義和表達式，會計算物體的動能2．會用牛頓第二定律與運動學公式推導動能定理，理解動能定理的含義3．能用動能定理進行相關分析與計算1．復習初中學過的動能的相關內(nèi)容，結(jié)合本節(jié)學習，掌握動能的概念及影響動能大小的因素2．利用牛頓第二定律與運動學公式計算合力做的功，推導出動能定理的表達式，并理解其表達式的物理意義3．通過實例掌握應用動能定理解決相關問題的基本思路，體會應用動能定理解題的優(yōu)越性知識導圖課前·自主預習1．表達式：質(zhì)量為m的物體，以速度v運動時的動能為Ek＝__________．2．動能是標量：只有________，沒有__________．3．單位：與____的單位相同．國際單位為______，符號______．動能大小方向功焦耳J物體的動能會小于零嗎？【答案】不會，動能總大于或等于零．下列各組物理量都是標量的是

(

)A．質(zhì)量、時間

B．速度、動能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，為矢量，而質(zhì)量、時間、動能、路程、功等都只有大小沒有方向，為標量，A正確．1．內(nèi)容：合力對物體所做的功等于物體______的變化量．這個結(jié)論叫作____________．2．表達式：W＝______________或W＝___________________．動能定理動能動能定理Ek2－Ek1判斷正誤．(1)動能是狀態(tài)量，是標量，只有正值，動能與速度方向無關．

(

)(2)由于速度具有相對性，所以動能也具有相對性．

(

)(3)動能定理既適用于直線運動和曲線運動，也適用于恒力做功和變力做功．

(

)(4)如果物體所受的合外力為零，那么，合外力對物體做的功一定為零．

(

)(5)物體在合外力作用下做變速運動，動能一定變化．

(

)【答案】(1)√

(2)√

(3)√

(4)√

(5)×課堂·重難探究1．表達式的理解(1)公式W＝Ek2－Ek1中W是合外力做功，不是某個力做功，W可能是正功，也可能是負功．(2)Ek2、Ek1分別是末動能和初動能，Ek2可能大于Ek1，也可能小于Ek1．動能定理的理解2．普遍性動能定理雖然可根據(jù)牛頓第二定律和勻變速直線運動的公式推出，但動能定理本身既適用于恒力作用過程，也適用于變力作用過程；既適用于物體做直線運動的情況，也適用于物體做曲線運動的情況．3．W與ΔEk的關系動能定理揭示了合外力對物體所做的功是引起物體動能變化的原因，合外力做功的過程實質(zhì)上是其他形式的能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程，轉(zhuǎn)化了多少由合外力做了多少功來度量．例1

(2023年深圳期末)甲、乙兩人共同推動一輛熄火的汽車沿平直路面勻速前進一段距離，對汽車做功分別為300J和400J，下列說法正確的是

(

)A．阻力對汽車做功為－500JB．合外力對汽車做功為700JC．兩人對汽車做的總功為700JD．甲的推力一定小于乙的推力【答案】C

【解析】因汽車做勻速直線運動，由動能定理可知W甲＋W乙＋W阻＝0，解得W阻＝－(300＋400)J＝－700J，A錯誤；因汽車做勻速直線運動，由平衡條件可知，汽車受合外力等于零，合外力做功是零，B錯誤；兩人對汽車做的總功為W總＝W甲＋W乙＝300J＋400J＝700J，C正確；由力對物體做功的公式W＝Flcosα可知，力F對物體做功大小不僅與力F和位移l的大小有關，還與力F與位移l的夾角α有關，因此甲的推力不一定小于乙的推力，D錯誤．變式1改變消防車的質(zhì)量和速度，能使消防車的動能發(fā)生改變．在下列幾種情況中，消防車的動能變?yōu)樵瓉?倍的是

(

)A．質(zhì)量不變，速度增大到原來2倍B．質(zhì)量減半，速度增大到原來的4倍C．速度不變，質(zhì)量增大到原來的2倍D．速度減半，質(zhì)量增大到原來的2倍【答案】C

用動能定理與牛頓運動定律解題的區(qū)別動能定理的應用項目牛頓運動定律動能定理相同點確定研究對象，對物體進行受力分析和運動過程分析適用條件只能研究在恒力作用下物體做直線運動的情況對于物體在恒力或變力作用下，物體做直線或曲線運動均適用應用方法要考慮運動過程的每一個細節(jié)，結(jié)合運動學公式解題只考慮各力的做功情況及初、末狀態(tài)的動能運算方法矢量運算代數(shù)運算例2

(2023年潮州期末)如圖甲所示的“滑滑梯”是小朋友喜愛的游戲活動．“滑滑梯”可簡化為如圖乙所示的模型，斜面AB傾角θ＝37°，AD高h＝2.4m，C點處有墻壁．一位質(zhì)量為m＝15kg小朋友(視為質(zhì)點)從A點開始靜止下滑，最后停在水平滑道BC上．假定小朋友與AB、BC間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，且經(jīng)過B點時速度大小不變，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：(1)小朋友滑到B點時速度大小；(2)為防止小朋友在C點碰墻，B、C間的最小距離應為多少？【答案】(1)4m/s

(2)1.6m變式2如圖，質(zhì)量為m的滑雪運動員(含滑雪板)從斜面上距離水平面高為h的位置由靜止滑下，停在水平面上的b處；若從同一位置以初速度v滑下，則停在同一水平面上的c處，且ab與bc相等．已知重力加速度為g，不計空氣阻力和通過a處的機械能損失，則該運動員(含滑雪板)在斜面上克服阻力做的功為

(

)【答案】C

核心素養(yǎng)應用科學思維——應用動能定理求解變力做功利用動能定理求解變力做功1．分析物體的受力情況，確定哪些力是恒力，哪些力是變力，如果是恒力，寫出恒力做功的表達式，如果是變力，用相應功的符號表示出變力所做的功．2．分析物體運動的初、末狀態(tài)，求出動能的變化量．3．運用動能定理列式求解．例3

(2023年茂名一中期中)如圖所示，一列高速列車正沿直線由靜止駛出火車站，假設列車質(zhì)量為m，牽引電機的輸出功率恒為P，所受阻力恒為f．一段時間t后達到最大速度為v，在這段時間內(nèi)位移為x．則下列說法正確的是(

)A．這段過程列車加速度先減小后增大B．這段過程列車加速度先增大后減小【答案】D

小練·隨堂鞏固1．關于運動物體所受的合外力、合外力做的功及動能變化的關系，下列說法正確的是

(

)A．合外力為零，則合外力做功一定為零B．合外力做功為零，則合外力一定為零C．合外力做功越多，則動能一定越大D．動能不變，則物體所受合外力一定為零【答案】A

【解析】如果物體所受的合外力為零，根據(jù)W＝Flcosα，可得外力對物體做的總功一定為零，故A正確；如果合外力做的功為零，但合外力不一定為零，可能物體的合外力和運動方向垂直而不做功，故B錯誤；根據(jù)動能定理可知，如果合外力做功越多，動能變化越大，但是動能不一定越大，故C錯誤；物體動能不變，只能說合外力不做功，但合外力不一定為零，例如做勻速圓周運動的物體，D錯誤．2．A、B兩物體的速度之比為2∶1，質(zhì)量的大小之比為1∶3，則它們的動能之比為

(

)A．12∶1

B．12∶3C．12∶5

D．4∶3【答案】D

3．一個物體的速度從零增大到v，外力對物體做功為W1；速度再從v增大到2v，外力對物體做功為W2，則W1和W2的關系正確的是(

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

【答案】C

【解析】設物體在AB段克服摩擦力做的功為Wf，對全過程應用動能定理有mgR－Wf－μmgR＝0，解得Wf＝mgR(1－μ)，故C正確，A、B