第八章机械能守恒定律第3节动能和动能定理-20202021学年新教材人教版高中物理必修第二册课件

第3节动能和动能定理这些物体动能变化的原因是什么？动能如何定量表述？外力做功？动能的变化感知动能Fv1Fv2l

光滑水平面上，质量为m的物体，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2。试寻求这个过程中外力做的功与动能的关系。情景1

若地面粗糙，物体所受摩擦力恒为f，这个过程中外力做的功与动能的关系又会如何？GFNlFv2Fv1ffGFN情景2理论探究Fv1Fv2l情景1GFN1．外力对物体做的功是多大？2．物体的加速度是多大？3．物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？4．结合上述三式能推导出什么关系式？lFv2Fv1ffGFN情景2理论探究Fv1Fv2l情景1GFNFv1Fv2l情景1GFNlFv2Fv1ffGFN情景2动能

初态和末态的表达式均为“

”，这个“”代表什么？上述结论的推导是在恒力做功、直线运动过程中得出的，若做功过程对应一个曲线运动的路径，该结论还成立吗？GO简化？AB纷繁复杂的物理现象背后隐藏着简单的规律情景3Fv1Fv2l情景1GFNlFv2Fv1ffGFN情景2GOAB(1)概念：物体由于运动而具有的能量(2)大小：Ek=mv2/2(3)单位：J1J=1kg·m2/s2

(4)动能是标量，是状态量(5)动能具有相对性，只能取正值动能动能定理1、动能：高速飞行的子弹有很大的杀伤力，二战中法国飞行员误抓敌机射来的子弹却安然无恙，是何原因？质量一定的物体1．速度变化，动能是否一定变化？2．动能变化，速度是否一定变化？知识建构2、动能定理：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。3：表达式：合力做的功末态的动能初态的动能4、理解：(1)因果关系:前因后果(2)数量关系:功能互求(3)同一性:l与v相对同一参考系---通常选地面①W＞0，Ek2__Ek1，△

Ek——0②W＜0，Ek2__Ek1，△

Ek——0＞＞＜＜加深拓展【例1】如图为高速摄影机拍摄到的子弹穿过苹果瞬间的照片。子弹击中苹果前的瞬间速度约为900m/s，穿出苹果瞬间的速度约为为800m/s，子弹的质量约为20g

，在苹果中穿行的路径约为10cm。试估算子弹穿过苹果的过程中对苹果的平均冲力？拓展应用解：对子弹由动能定理有1

选对象v2确定各力做功4列方程2受力分析动能定理GFN由牛顿第三定律，苹果受的平均冲力为3分析运动，定初末f总结：动能定理解题步骤

1、定对象，选过程；

2、析受力，算总功；

3、知运动，定初末；

4、列方程，细求解。1．定义：物体由于运动而具有的能，叫动能2．公式：3．动能是标量，是状态量4．单位：焦（J）1．内容：合外力所做的功等于物体动能的变化2．表达式：3．解题步骤：

（1）定对象，选过程；（2）析受力，算总功；（3）知运动，定初末；（4）列方程，细求解。ïïïïïïïïîïïïïïïïïíìïïïïîïïíïïìïïïîïïïíì动能定理动能

动能动能定理课堂小结题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常考题型题组一对动能和动能变化量的理解题2［2018·江苏卷］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（）

AADCB

题组二对动能定理的理解D题3［2019·黑龙江大庆四中期末］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。

题4

［2019·河北唐山高一期末］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1900J，他克服阻力做功100J，他在此过程中（）A.动能增加了1900J B.动能增加了2000JC.重力势能减小了1900J D.重力势能减小了2000JC【解题通法】一种力做的功对应着一种形式的能的变化（1）根据重力做功判断重力势能的变化。（2）根据合力做功判断动能的变化。提示：重力是动力，摩擦力（含空气阻力）是阻力，合力做的功是1800J。

题组三动能定理的基本应用

题5

［2020·山东日照高一检测］质量M=4.0×104

kg的飞机，从静止开始沿平直的跑道滑行，当滑行距离L=1.6×103

m时，达到起飞速度v=60m/s。问：（1）起飞时飞机的动能多大？（2）若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？应用动能定理解题的步骤（1）确定研究对象和研究过程，动能定理的研究对象一般是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体运动状态要一致。（2）对研究对象进行受力分析。（3）写出该过程中合力做的功或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体的受力情况有变化，要分别写出在各个阶段中力做的功。（4）写出物体的初、末动能。（5）按照动能定理列式并求解。

A

题组四用动能定理解决变力做功问题B题7如图所示，木板可绕固定水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的重力势能增加了2J。用FN表示物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的摩擦力。在此过程中，以下判断正确的是（）A.FN和Ff对物块都不做功B.FN对物块做功为2J，Ff对物块不做功C.FN对物块不做功，Ff对物块做功为2JD.FN和Ff对物块所做功的代数和为0【解析】由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移，那么该力就对物块做功。受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力Ff方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。物块的重力势能增加了2J，即重力做功为-2J，缓慢转动的过程中物块动能不变，由动能定理知，WFN-WG=0，则FN对物块做功为2J，B选项正确。

题8一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示。则力F所做的功为（）A.mglcosθ

B.FlsinθC.mgl（1-cosθ）

D.Fl（1-sinθ）C

题组五用动能定理解决多过程问题

1水平面问题

C2竖直面问题

AD题12［2016·浙江卷］［多选］如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为h，与水平面间的夹角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ。质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端（不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。则（）

AB3斜面问题

（1）物体到达B点时的速度大小。（2）物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功。4曲面问题题组六用动能定理解决曲线运动类问题题14［2019·山东德州高一期末检测］如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点，水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也为R。用质量m1=0.4kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时小物块m1恰好停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2kg的小物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，小物块m2过B点后做匀变速运动，由B到D位移与时间的关系为x=6t-2t2，小物块m2飞离桌面后恰好由P点沿切线进入圆轨道，g取10m/s2，不计空气阻力。求：（1）小物块m2到达P点时的速度是多少？（2）BD间的距离。（3）判断小物块m2能否沿圆轨道到达M点（要求写出判断过程）。

题15

如图是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60°，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长8m。某运动员从轨道上的A点以3m/s的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质