资源简介

(共55张PPT)
第八章　机械能守恒定律
3.动能和动能定理
第*页
研习任务一
目标导航：1.知道动能的定义和表达式.（物理观念） 2.知道动能定理的内容和表达 式.（物理观念） 3.应用牛顿第二定律和运动学公式进行演绎推理，推导动能定理. （科学思维） 4.通过动能定理的推导，探究功和能量变化的关系.（科学思维）
情境　导学
汹涌的波涛能冲决堤岸，龙卷风能拔起大树.这些都说明运动的物体有对其他物 体做功的能力，运动的物体具有能量.
这些运动的物体都具备相同的特点，具有质量、运动速度和能量，那么这种能量 与质量和速度有什么关系？
提示：与质量和速度有关，质量和运动速度越大，能量越大.
知识　梳理
1. 动能的表达式
（1）定义：在物理学中用“ ”这个量表示物体的动能.
（2）表达式：Ek＝ .
（3）单位：在国际单位制中是 ，符号为 .1 kg（m/s）2＝1 N·m＝1 J.
焦耳　
J　
2. 动能定理
（1）推导：如图所示，物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了 一段位移l，速度由v1增加到v2，此过程力F做的功为W.
（2）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 .
（3）表达式：W＝ .
动能的变化　
Ek2－Ek1　
恒力　
变力　
直
线　
曲线　
深化　理解
1. 对动能的理解
（1）动能是标量，没有负值，与物体的速度方向无关.
（2）动能是状态量，具有瞬时性，与物体的运动状态（或某一时刻的速度）相对应.
（3）动能具有相对性，选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以 地面为参考系.
2. 动能定理的理解
（1）动能定理揭示了物体的动能变化与外力做功的关系，功是物体动能变化的原因.
合力对物体做正功 动能增加，Ek2＞Ek1，ΔEk＞0
合力对物体做负功 动能减少，Ek2＜Ek1，ΔEk＜0
合力做的功等于0 Ek2＝Ek1，ΔEk＝0
（2）适用条件：动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功，既适用于直线运 动，也适用于曲线运动.
（3）实质：动能定理从能量变化的角度反映了力改变物体运动的状态时，在空间上 的累积效果.
研习　经典
角度1　对动能的理解
A. 对同一物体，速度变化，其动能一定变化
B. 对同一物体，动能变化，其速度一定变化
C. 物体所受合外力不为零，其动能一定变化
D. 物体做曲线运动，其动能一定变化
B
[解析]　对同一物体，速度变化，可能只是速度方向变化而大小不变，其动能不变， A错误；对同一物体，动能变化，其速度大小一定变化，故速度一定变化，B正确； 物体所受合外力不为零，但是合外力可能不做功，其动能可能不变，如物体做匀速圆 周运动，速度方向变化，大小不变，所受合外力不为零，但动能不变，故C、D错误.
A. 外力F做的功等于A和B动能的增量
B. B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量
C. A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功
D. 外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
BD
[解析]　A物体所受的合外力等于B对A的摩擦力，对A物体运用动能定理，则有B对A 的摩擦力所做的功等于A物体的动能增量，故B正确.A对B的摩擦力与B对A的摩擦力 是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，由于A在B上滑动，A、B对地的位 移不相等，故A对B的摩擦力所做的功与B对A的摩擦力所做的功不相等，C错误.对B 应用动能定理，有WF－Wf＝ΔEkB，即WF＝ΔEkB＋Wf，可知外力F对B做的功等于B的 动能增量与B克服摩擦力所做的功之和，D正确.由C项分析可知，B克服摩擦力所做的 功与B对A的摩擦力所做的功不相等，由B项分析知B对A的摩擦力做的功等于A的动能 增量，故外力F对B做的功与A、B动能增量之和不相等，A错误.
动能定理公式中“＝”号的意义
（1）单位关系：表示等式两边的单位相同，都是焦耳.
（2）数量关系：表示数值相等，可以通过计算物体动能的变化量求合力做的 功，也可以通过计算合力做的功求动能的变化量.
（3）因果关系：合力做功是物体动能变化的原因，不能认为功转变成了动能.
A. 4.4 J B. 22 J C. 132 J D. 12 000 J
B
第*页
研习任务二
情境　导学
如图所示，一辆汽车正在上坡路上加速行驶.
　　（1）汽车上坡过程中受哪些力作用？各个力做什么功？
提示：汽车受重力、支持力、牵引力及路面的阻力作用.上坡过程中牵引力做正功，重力、阻力做负功，支持力不做功.
　　（2）汽车的动能怎样变化？其动能的变化与各个力做功
有什么关系？
提示：由于汽车加速上坡，其动能增大.汽车动能的变化等于重力、牵引力 及路面的阻力三个力做功的代数和.
深化　理解
1. 动能定理描述了做功与动能变化的两种关系
（1）等值关系：某物体动能的变化量总等于合力对它做的功.
（2）因果关系：合力对物体做功是引起动能变化的原因.
2. 应用动能定理解题的步骤
研习　经典
[典例3]如图所示，物体在离斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上由小圆弧连接 的水平面上，若物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°.求物体 能在水平面上滑行多远？
[巧指导]
（1）分析物体在斜面上的受力和运动情况.
（2）分析物体在水平面上的受力和运动情况，注意摩擦力的变化.
（3）分析每个力的做功情况.
（4）选择恰当的过程，根据动能定理列方程求解.
[答案]　3.5 m
[解析]　解法一：分段法
对物体在斜面上和水平面上时受力分析如图所示
物体下滑阶段FN1＝mgcos 37°故Ff1＝μFN1＝μmgcos 37°
由动能定理得
应用动能定理求解多过程问题的方法
物体的运动过程可分为几个运动性质不同的阶段（如加速、减速的阶段）时，可 以分段分析应用动能定理，也可以对全过程整体分析应用动能定理，但当题目不涉及 中间量时，选择全过程整体分析应用动能定理会更简单、更方便.
D
第*页
研习任务三
情境　导学
质量为 1 kg的物体，放置在动摩擦因数为 0.2的水平面上，在水平拉力的作用下 由静止开始运动，水平拉力做的功 W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，重力 加速度为10 m/s2.
　　（1）物体在0～9 m内拉力是恒力吗？
提示：0～3 m内F＝5 N，3～9 m内F＝2 N，
拉力不恒定，不是恒力.
　　（2）物体做怎样的运动？
提示：0～3 m内物体做匀加速直线运动，以后做匀速直线运动.
深化　理解
1. 分析图像
分析动能定理和图像结合的问题时，一定要弄清图像的物理意义，要特别注意图像的 形状、交点、截距、斜率、面积等信息，并结合图像构建相应的物理模型，选择合适 的规律求解有关问题.
2. 基本步骤
研习　经典
　
BD
A. 在0～1 s内，风力对帆船做功1 000 J
B. 在0～1 s内，合力对帆船做功1 000 J
C. 在1～2 s内，合力对帆船做功750 J
D. 在0～3 s内，合力对帆船做的总功为0
A. 0.01、10 s B. 0.01、5 s
C. 0.05、10 s D. 0.05、5 s
A
知识　构建
第*页
课堂强研习 合作学习 精研重难
课后提素养
A. 物体的速度变化，动能一定变化
B. 物体的动能变化，速度一定变化
C. 物体的速度变化大小相同时，其动能变化也一定相同
D. 物体的速度减小时，动能有可能变为负值
B
A. 6.4 m B. 5.6 m C. 7.2 m D. 10.8 m
A
A. 摩擦力做功大小与F方向无关
B. 合力做功大小与F方向有关
C. F为水平方向时，F做功为μmgx
D. F做功的最小值为max
D
A. 物块克服重力所做的功是mgh
ABD
5. 把质量为1 kg的石块从10 m高处以30°角斜向上方抛出，初速度为8 m/s.不计空气 阻力，取g＝10 m/s2.求：
（1）人对石块做的功；
答案：32 J
（2）石块落地时的速度大小.
第*页
课时作业（十八）　动能和动能定理
[基础训练]
A. 速度发生变化时其动能一定变化
B. 速度发生变化时其动能不一定变化
C. 速度不变时其动能一定不变
D. 动能不变时其速度一定不变
解析：速度是矢量，速度变化时可能只有方向变化，而大小不变，动能是标量，所以 速度只有方向变化时，动能可以不变；动能不变时，只能说明速度大小不变，但速度 方向可能变化，故只有B、C正确.
BC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A. 若物体速度在变化，则动能一定在变化
B. 速度大的物体，动能一定大
C. W＝Ek2－Ek1表示功可以变成能
D. 动能的变化可以用合力的功来度量
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A. 合力一定对物体做功，使物体动能改变
B. 物体所受合力一定不为零
C. 合力一定对物体做功，但物体动能可能不变
D. 物体的加速度可能为零
解析：物体做变速运动，可能是物体的速度方向变化，而大小不变，如匀速圆周运 动，此时物体的动能不变，并且合力对物体不做功，故A、C均错误；物体做变速运 动，一定具有加速度，物体所受合力一定不为零，故B正确，D错误.
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A. 力F对甲物体做功多
B. 力F对甲、乙两个物体做的功一样多
C. 甲物体获得的动能比乙大
D. 甲、乙两个物体获得的动能相同
BC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析：由功的公式W＝Fxcos α＝Fs可知，两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一 样多，A错误，B正确；根据动能定理，对甲有Fs＝Ek1，对乙有Fs－fs＝Ek2，
可知Ek1＞Ek2，即甲物体获得的动能比乙大，C正确，D错误.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
B. mv2
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
7. 一架喷气式飞机，质量m＝5.0×103 kg，起飞过程中从静止开始运动.当位移达到l ＝5.3×102 m时，速度达到起飞速度v＝60 m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞 机重力的0.02倍.求飞机受到的平均牵引力.（取g＝10 m/s2）
答案：1.8×104 N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
[能力提升]
A. F∶f＝1∶3 B. W1∶W2＝1∶1
C. F∶f＝5∶1 D. W1∶W2＝1∶3
解析：对汽车运动的全过程，由动能定理得：W1－W2＝ΔEk＝0，所以W1＝W2，选项 B正确，D错误；由图像知s1∶s2＝1∶4.由动能定理得Fs1－f（s1＋s2）＝0，
所以F∶f＝5∶1，选项A错误，C正确.
BC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A. 3h C. 2h
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A. 物体具有的动能为（F－Ff）（x＋L）
B. 小车具有的动能为Ffx
C. 物体克服摩擦力做的功为Ff（x＋L）
D. 物体克服摩擦力做的功为FfL
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析：物体从静止开始运动到达小车最右端过程中，由动能定理有（F－Ff）（x＋L）＝Ek1－0，可知物体到达小车最右端时具有的动能为Ek1＝（F－Ff）（x＋L），故 A正确，不满足题意要求；物体到达小车最右端过程，对于小车根据动能定理可得Ffx ＝Ek2－0，解得小车具有的动能为Ek2＝Ffx，故B正确，不满足题意要求；物体克服摩 擦力做的功为｜Wf｜＝Ff（x＋L），故C正确，不满足题意要求；D错误，满足题意 要求.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
A. 支持力对小物块做功为mgLsin α
B. 静摩擦力对小物块做功为mgLsin α
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12. （2024·四川广元期中）如图甲所示，在倾角为30°且足够长的光滑斜面AB的A处 连接一粗糙水平面OA，OA的长度为4 m.一质量为m的滑块从O处由静止开始受一水平 向右的力F作用，F只在水平面上按图乙所示的规律变化.已知滑块与OA间的动摩擦因 数μ＝0.25，重力加速度g取10 m/s2，求：
（1）滑块运动到A处时的速度大小；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
（2）不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上斜面AB的长度是多少？
答案：5 m
解得L＝5 m
即滑块冲上斜面AB的长度为5 m.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

展开更多......

收起↑