7-3-1-動(dòng)能-動(dòng)能定理(備課件)高一物理同步備課系列

第七章機(jī)械能守恒定律7.3.1動(dòng)能

動(dòng)能定理滬科版（2020）高中物理必修第二冊(cè)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)過程分析OA段P-t圖和v-t圖以恒定加速度啟動(dòng)以恒定功率啟動(dòng)兩種方式機(jī)車的功率：牽引力的功率（發(fā)動(dòng)機(jī)提供）P=FV知識(shí)回顧BC段加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)以vm勻速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)過程分析AB段以恒定加速度啟動(dòng)以恒定功率啟動(dòng)兩種方式

恒定功率下的加速度一定不是勻加速，這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功可用W＝Pt計(jì)算，不能用W＝Fl計(jì)算(因?yàn)镕為變力)．以恒定牽引力加速時(shí)的功率一定不恒定，這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功常用W＝Fl計(jì)算，不能用W＝Pt計(jì)算(因?yàn)楣β蔖是變化的)．三個(gè)重要關(guān)系式熱身訓(xùn)練汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P,牽引力為F0。t1時(shí)刻,司機(jī)減小了油門,使汽車的功率立即減小一半,并保持該功率繼續(xù)行駛,到t2時(shí)刻,汽車又恢復(fù)了勻速直線運(yùn)動(dòng)(設(shè)整個(gè)過程中汽車所受的阻力不變).下面幾個(gè)關(guān)于汽車牽引力F、汽車速度v在這個(gè)過程中隨時(shí)間t變化的圖像中正確的是（）

AD新課引入水流的動(dòng)能子彈的動(dòng)能乒乓球被球拍擊打后飛向?qū)κ譄釟馇蛟诳諝飧×Φ淖饔谬埦盹L(fēng)帶來的強(qiáng)大破壞【理論·探究】

乒乓球、子彈、熱氣球、龍卷風(fēng)在受到力的作用后都在運(yùn)動(dòng)，說明它們都具有能量。這種能量的特點(diǎn)是什么？它們和做功有什么關(guān)系？物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫作動(dòng)能。在初中我們已經(jīng)知道，物體的動(dòng)能大小與物體的質(zhì)量和速度大小有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就越大。運(yùn)動(dòng)學(xué)xABv0質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移x，速度由v1增加到v2，該過程中F做的功與速度有什么定量關(guān)系？Fvt動(dòng)力學(xué)mgFNF做的功末態(tài)初態(tài)做功過程就是能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)令定量描述物體運(yùn)動(dòng)的物理量為動(dòng)能知識(shí)點(diǎn)一：動(dòng)能1、定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，稱為物體的動(dòng)能。2、表達(dá)式：Ek=mv221（1）公式中v是瞬時(shí)速度，對(duì)地速度；（2）國(guó)際單位為焦耳（J）；

（物體的動(dòng)能等于物體的質(zhì)量與物體速度的二次方的乘積的一半）（1）動(dòng)能是標(biāo)量，且只有正值，動(dòng)能只與物體的速度大小有關(guān)，與速度方向無關(guān)。3.對(duì)動(dòng)能表達(dá)式的理解AＤCB物體的動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化；速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化。（2）動(dòng)能是狀態(tài)量，v是瞬時(shí)速度。在某一時(shí)刻，物體具有一定的速度，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定,物體的動(dòng)能一定，動(dòng)能是反映物體本身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。（3）動(dòng)能具有相對(duì)性，對(duì)不同的參考系，物體速度有不同的瞬時(shí)值，也就具有不同的動(dòng)能，不作說明一般都以地面為參考系研究物體的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。當(dāng)鳥兒與飛機(jī)相對(duì)而行時(shí)，雖然鳥兒的速度不是很大，但是飛機(jī)的飛行速度很大，這樣對(duì)于飛機(jī)來說，鳥兒的動(dòng)能就很大。如果是一只1.8千克的鳥撞在速度為每小時(shí)700千米的飛機(jī)上，產(chǎn)生的沖擊力比炮彈的沖擊力還要大。鳥擊落飛機(jī)

例題精講1．改變汽車的質(zhì)量和速率，都能使汽車的動(dòng)能發(fā)生變化，在下面幾種情況中，汽車的動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?倍的是（）A．質(zhì)量不變，速率變?yōu)樵瓉淼?倍 B．質(zhì)量和速率都變?yōu)樵瓉淼?倍C．質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，速率減半 D．質(zhì)量減半，速率變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】D【詳解】由動(dòng)能表達(dá)式可知，m不變，v變?yōu)樵瓉淼?倍，Ek變?yōu)樵瓉淼?倍，同理，m和v都變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，Ek變?yōu)樵瓉淼?倍，m變?yōu)樵瓉淼?倍，速率減半時(shí)，Ek變?yōu)樵瓉淼囊话?，m減半，v變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，Ek變?yōu)樵瓉淼?倍，D正確。故選D。2.一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A．合外力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變B．物體所受合外力一定不為零C．合外力一定對(duì)物體做功，但物體動(dòng)能可能不變D．物體加速度一定不為零【答案】BD【解析】考察學(xué)生對(duì)涉及力、速度、加速度、功和動(dòng)能各物理量的牛頓定律和動(dòng)能定理的理解。只要考慮到勻速圓周運(yùn)動(dòng)的例子，很容易得到正確答案B、D。3．下列有關(guān)動(dòng)能的敘述，其中正確的是（）A．若甲?兩物體質(zhì)量之?為2：1，它們的速度之?為1：2，則兩物體的動(dòng)能是相等的 B．若甲?兩物體質(zhì)量之?為2：1，它們的速度之?為1：2，則兩物體的動(dòng)能之?為4：1 C．若甲?兩物體質(zhì)量之?為4：1，它們的速度之?為1：2，則兩物體的動(dòng)能之?為2：1 D．若甲?兩物體質(zhì)量之?為4：1，它們的速度之?為1：4，則兩物體的動(dòng)能之?為1：43．【解答】解：AB、甲、乙兩物體質(zhì)量之比為m1：m2＝2：1，它們的速度之比v1：v2＝1：2，根據(jù)公式Ek＝

，兩物體的動(dòng)能是之比為1：2，故AB錯(cuò)誤；CD、甲、乙兩物體質(zhì)量之比為m1：m2＝4：1，它們的速度之比v1：v2＝1：2，根據(jù)公式Ek＝

，兩物體的動(dòng)能之比為1：1，故C錯(cuò)誤；D、甲、乙兩物體質(zhì)量之比為m1：m2＝4：1，它們的速度之比v1：v2＝1：4，根據(jù)公式Ek＝

，兩物體的動(dòng)能之比為1：4，故D正確；故選：D。4．改變汽車的質(zhì)量和速度，都可能使汽車的動(dòng)能發(fā)生改變。在下列幾種情況下，汽車的動(dòng)能各是原來的幾倍（）A．質(zhì)量不變，速度增大到原來的2倍B．速度不變，質(zhì)量增大到原來的2倍C．質(zhì)量減半，速度增大到原來的4倍D．速度減半，質(zhì)量增大到原來的4倍【答案】B【詳解】根據(jù)公式A．當(dāng)質(zhì)量不變，速度增大到原來的2倍，動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?倍；B．當(dāng)速度不變，質(zhì)量增大到原來的2倍，動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?倍；C．當(dāng)質(zhì)量減半，速度增大到原來的4倍，動(dòng)能增大到原來的8倍；D．當(dāng)速度減半，質(zhì)量增大到原來的4倍，動(dòng)能不變。故選B。1、動(dòng)能定理：可以寫成：W＝Ek2

－Ek1這個(gè)關(guān)系表明，力在一個(gè)過程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。這個(gè)結(jié)論叫作動(dòng)能定理。初動(dòng)能末動(dòng)能總功知識(shí)點(diǎn)二：動(dòng)能定理2、動(dòng)能定理理解(1)表達(dá)式W＝ΔEk中的W為外力對(duì)物體做的總功．求總功W=Flcosα求各力的功W1、W2、W3…求合力F求總功W=W1+W2+W3+…思路二思路一求總功的思路(2)動(dòng)能定理描述了做功和動(dòng)能變化的兩種關(guān)系．①等值關(guān)系：物體動(dòng)能的變化量等于合力對(duì)它做的功．②因果關(guān)系：合力對(duì)物體做功是引起物體動(dòng)能變化的原因，做功的過程實(shí)質(zhì)上是其他形式的能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過程，轉(zhuǎn)化了多少由合力做的功來度量。合力做正功，W>0ΔEk>0，動(dòng)能增大合力做負(fù)功，W<0ΔEk<0，動(dòng)能減小合力做的功等于動(dòng)能的變化量W＝ΔEk做功是能量轉(zhuǎn)化的量度！1.一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量ｍ＝5×103kg，當(dāng)起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為l＝5.3×102ｍ時(shí)，達(dá)到起飛速度v＝60ｍ/s，在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的k倍(ｋ＝0.02)，求飛機(jī)受到的牽引力。

例題精講解：①常規(guī)方法②動(dòng)能定理法關(guān)鍵：1.正確計(jì)算物體所受外力做的總功；2.明確物體在運(yùn)動(dòng)過程中初、末狀態(tài)的動(dòng)能值?！窘忸}步驟】

總結(jié)：動(dòng)能定理不涉及物理運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，而只與物體的初末狀態(tài)有關(guān)。在處理物理問題時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理。（1）確定研究對(duì)象，通常是單個(gè)物體；（3）分析物體的受力情況，明確各力做功的情況（做功的大小和正負(fù)），并確定外力所做的總功；（4）明確初、末狀態(tài)的動(dòng)能，確定動(dòng)能的變化ΔEk；（5）根據(jù)動(dòng)能定理W總=Ek2-Ek1列方程求解；（2）明確運(yùn)動(dòng)過程，可以是某段過程，也可以是整個(gè)過程；“三同”：a、力對(duì)“物體”做功與“物體”動(dòng)能變化中”物體”要相同，即

同一物體b、由于和中的s與v跟參考系的選取有關(guān)，應(yīng)取

同一參考系c、物體做功的“過程”應(yīng)與物體動(dòng)能變化的“過程”一樣，即

同一過程W合

=mv2221

－mv1221

=Ek2

－Ek1

=ΔEk2．一質(zhì)量為1kg的滑塊以6m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行。從某一時(shí)刻起在滑塊上施加一個(gè)向右的水平力，經(jīng)過一段時(shí)間后，滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?，大小仍?m/s。在這段時(shí)間內(nèi)水平力對(duì)滑塊所做的功是（）A．0 B．9JC．18J D．無法確定【答案】A【詳解】在這段時(shí)間內(nèi)只有水平力對(duì)滑塊做功，根據(jù)動(dòng)能定理可知即在這段時(shí)間內(nèi)水平力對(duì)滑塊所做的功是0。故選A。當(dāng)堂檢測(cè)1．如圖所示，質(zhì)量為m的物體由靜止開始從高度為h1的A點(diǎn)沿斜面下滑到地面，隨后又沿另一斜面上滑到高h(yuǎn)2處的B點(diǎn)停止，不計(jì)斜面與水平面連接處的能量損失，此過程克服摩擦力做功為

。若在B點(diǎn)給物體一瞬時(shí)速度，使物體從B點(diǎn)原路返回到A點(diǎn)，則需給物體的最小速度是

。1．【解答】解：從A到B根據(jù)動(dòng)能定理有mg（h1﹣h2）﹣Wf＝0解得Wf＝mg（h1﹣h2）從B到A根據(jù)動(dòng)能定理有﹣mg（h1﹣h2）﹣Wf＝0﹣解得2.

如圖4所示，AB為1/4圓弧軌道，半徑為R=0.8m，BC是水平軌道，長(zhǎng)S=3m，BC處的摩擦系數(shù)為μ=1/15，今有質(zhì)量m=1kg的物體，自A點(diǎn)從靜止起下滑到C點(diǎn)剛好停止。求物體在軌道AB段所受的阻力對(duì)物體做的功。

【答案】6J【解答】：物體在從A滑到C的過程中，有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三個(gè)力做功，WG=mgR，fBC=umg，由于物體在AB段受的阻力是變力，做的功不能直接求。根據(jù)動(dòng)能定理可知：W外=0，所以mgR-umgS-