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(共30张PPT)
第三节 动能和动能定理
高中物理鲁科版（2019）必修第二册
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第一章 功和机械能
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
素养目标
1.理解动能的内涵，能用动能定理解决一些相关的实际问题。
2.能利用动能定理解决动力学问题和变力做功问题。
3.能通过理论推导得出动能定理的内容。
新课导入
风力发电是一种重要的节能方法，风力发电的效率与哪些因素有关？
龙卷风具有巨大的能量，可以拔起大树、掀翻汽车、摧毁房屋。龙卷风给人类带来了极大的灾难，龙卷风为什么具有那么大的能量呢？
新课讲解
New lesson explanation
新课讲解
一、动能
1.定义：物理学中把物体因运动而具有的能量称为动能。
（物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半）
飞出炮膛的炮弹
飞行的子弹
行驶的汽车
行驶的汽车、飞行的炮弹、行驶的火箭等，都具有一定的动能。
动能的大小与什么有关？
新课讲解
探究：影响小车动能大小的因素
从不同高度由静止释放的小球去碰撞静止在水平桌面上的物块，木块被撞击后开始运动，最终停下来。可以发现，小车开始下滑时的高度越高，木块被撞未后运动的距离越大。
质量不同的小车从斜面的同一高度处由静止开始下滑，撞击放在水平面上的木块。可以发现，小车的质量越大，木块被撞击后运动的距离越大。
新课讲解
由以上实验可以看出，动能的大小与物体的质量和运动速度有关。物体的质量 m 越大，速度v越大，其动能就越大。在物理学中，物体的动能 Ek 表示为
Ek＝mv2
新课讲解
2.表达式：
6.状态量:对应某一时刻或某一位置，动能具有相对性。
4.动能是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，这是因为：1kg（m/s）2 ＝1N·m＝1 J
3.动能只有正值 只与速度的大小有关，而与速度的方向无关。
5.动能具有相对性 与参考系的选择有关，一般选地面为参考系。
新课讲解
（1）动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。
7. 对动能表达式 的理解
A
Ｄ
C
B
物体的动能变化时，速度一定变化；
速度变化时，动能不一定变化。
（2）动能是状态量，v是瞬时速度。
在某一时刻，物体具有一定的速度，物体的运动状态一定, 物体的动能一定，动能是反映物体本身运动状态的物理量。
（3）动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，不作说明一般都以地面为参考系研究物体的运动。
新课讲解
二、恒力做功与动能改变关系
在“实验室”中，小车通过撞击对木块做功，使木块从静止开始运动，木块的动能从无到有。滚动的保龄球具有动能，当其克服球瓶阻力做功时，动能减小(图1-12)，那么，若外力对物体做功，该物体的动能总会增大吗 若物体克服外力做功，该物体的动能总会减小吗 做功与动能的改变之间究竟有什么关系
新课讲解
问题一：这个实验要测量那些物理量？
问题二：如何测得这些物理量？
问题三：如何设计实验方案？
作用于物体的力、物体的位移、物体的质量及速度
用打点计时器测速度和位移，用天平测质量，用钩码给小车提供作用力
类比“探究加速度与力、质量的关系”实验
实验目的：
实验器材：
打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺。
新课讲解
实验原理：
小车在砝码的拉动下由静止开始运动的过程中，小车的合外力（即拉力）对小车做功，小车动能增加，利用打点计时器记录它的运动情况。分析纸带的点迹的分布，计算出纸带上某两点的瞬时速度及对应的动能。比较合外力做功W合和动能变化ΔEk 的关系。
G
F阻
FN
F
F2
F1
绳子拉力等于钩码重力的条件
M车 >> m物
新课讲解
1.将打点计时器固定在长木板上，把纸袋的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。
2.改变木板倾角，使小车重力沿斜木板方向的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速直线运动。
3.用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬挂的钩码相连，接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。
4. 改变悬挂钩码的数量，重复以上的实验，选择点迹清晰的纸带进行数据分析。
实验步骤：
实验结论： 在误差允许的范围内，恒力做功等于动能的变化量。
新课讲解
三、动能定理
运用牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律，可推导出恒力对物体做功与物体动能改变的关系。
动能变化量等于合外力做功
设一个物体的质量为 m，初速度为v1，在与其运动方向相同的合外力 F 的作用下经过一段位移s后，速度增加到v2 ( 图1-14)。
根据牛顿第二定律和变速直线运动的规律
F＝ma
s＝
可得 Fs ＝mv22－mv12
用W表示合外力F在这一过程中所做的功，用Ek1表示物体的初动能mv12，用E表示物体的末动能mv22 ，于是有
W＝Ek2－ Ek1
新课讲解
2.表达式：
可以写成：
1.内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫作动能定理。
说明：如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的力对物体做的功 W 即为合力做的功，它等于各个力做功的代数和。
Ek2 ：末态的动能， Ek1 ：初态的动能。
动能的变化量
新课讲解
3.对动能定理的理解：
普适性
任何运动、任何力、任何过程
三同
同一对象、同一参考系、同一过程
可以证明，动能定理在物体受到变力作用或做曲线运动的情况下也是成立的。动能定理是物理学的重要规律。通过它，我们既可用做功的多少来量度动能的变化量，也可用动能的变化量来确定做功的多少，这为分析力学问题提供了新的思路。
新课讲解
(1)合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1 ，动能增大；
(2)合力做负功，即W合＜０，Ek2＜Ek1 ，动能减小。
5.动能定理的适用范围：
(1)恒力做功或变力做功；
(2)直线运动或曲线运动；
(3)单个物体或多个物体；
(4)一个过程或全过程。
4.对动能定理表达式 的说明：
W合＝Ek2－Ek1
经典例题
Classic Example
经典例题
题1 关于动能的理解，下列说法正确的是（　　）
A.动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，运动物体都具有动能
B.公式Ek= mv2中，v是物体相对于地面的速度，且动能总是正值
C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化
D.动能不变的物体，一定处于平衡状态
AC
经典例题
题2 从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是（　　）
A
A
D
C
B
经典例题
D
题3关于动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，下列说法正确的是（　　）
A.公式中的W为不包含重力的其他力做的总功
B.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，但不适用于变力做功
C.运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化
D.公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时动能增加，当W<0时动能减少
【解析】A错：动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功。
B错：动能定理适用于任何运动，既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于恒力做功，也适用于变力做功。
C错：运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，若合外力方向始终与运动方向垂直，合外力不做功，动能不变。
D对：公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时，即Ek2-Ek1>0，动能增加，当W<0时，即Ek2-Ek1<0，动能减少。
经典例题
题4 某雪上项目运动员在一次自由式滑雪空中技巧比赛中，沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J，他在此过程中（　　）
A. 动能增加了1 900 J B. 动能增加了2 000 J
C. 重力势能减小了1 900 J D. 重力势能减小了2 000 J
C
提示：重力是动力，摩擦力（含空气阻力）是阻力，合力做的功是1 800 J。
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
1、关于做功和物体动能变化的关系，下列说法正确的是（　　）
A. 只要有力对物体做功，物体的动能就增加
B. 只要物体克服阻力做功，它的动能就减少
C. 动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化
D. 力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差
D
课堂练习
2、一个小球从高处自由落下，则球在下落过程中的动能 ( )
A. 与它下落的距离成正比
B. 与它下落距离的平方成正比
C. 与它运动的时间成正比
D. 与它运动时间的平方成正比
AD
课堂练习
3、飞机起飞过程中，速度从v增大到2v，合外力做功为W1；速度从2v增大到3v，合外力做功为W2。则W1与W2的比值为（　　）
A.1∶1 B. 1∶3
C. 3∶5 D. 4∶9
C
课堂练习
4．一人用力把质量为1kg的物体由静止向上提高4m，使物体获得8m/s的速度，则下列说法中正确的是（　　）
A．物体动能改变为64J B．合外力对物体做的功为32J
C．物体重力做功为80J D．人对物体做功为72J
BD
课堂小结
5．如图1所示，一轻弹簧竖直固定于水平桌面上，另一相同的弹簧下端与光滑固定斜面底端的挡板相连，物体P、Q分别从两弹簧上端由静止释放，加速度a与弹簧压缩量x的关系分别如图2中实线、虚线所示。则（　　）
A．光滑斜面的倾角为37°
B．P、Q向下运动达到最大速度时两弹簧的压缩量之比为1/2
C．P、Q的质量之比为1/6
D．P、Q向下运动过程中的最大速度之比为
【答案】CD
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