高中物理动能与动能定理 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修二

LOGO8.3动能和动能定理

教学目标1.知道动能的表达式，会根据动能的表达式计算物体的动能。2.理解动能定理的含义，会推导动能定理。3.能应用动能定理解决实际问题。功是能量转化的量度，重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹性势能的变化。那么动能和什么力做功有关联呢？提出问题问：运动的物体具有能量，它是什么能？跟哪些因素有关？LOGO想一想

物体由于运动而具有的能量叫做动能。复习回顾什么是物体的动能？2、物体的动能与哪些因素有关？质量速度动能的数学表达式是什么？1.炮弹发射2.人踢足球3.汽车启动这些过程是否有外力做功？速度如何变化？动能如何变化？结论：物体动能变化与外力做功有关FLv1质量为m物体在恒力F作用下在光滑水平面上运动Lv2

情境1：

情境1：光滑水平面上一物体质量为m，在与运动方向相同的恒力F作用下物体发生一段位移L，速度由增加到(如图)，合作讨论

1、合外力做的功：2、用牛顿第二定律表示合外力：3、位移的表达式：Fv1Fv2lGFN任务一：建立动能的概念

合力F做的功等于“”的变化。所以物理学上就把

这个具有特定意义的物理量叫动能。结论：对比学习合力F做的功：重力做的功：文字叙述：重力做的功等于“mgh”的变化。12Ek=mv22.定义式：3.单位：4.理解：“焦耳”（J）只有正值，没有负值，但动能的变化却有正有负。②瞬时性：动能是状态量对应物体在某一时刻运动状态。V是瞬时速度③动能具有相对性，参考系不同，速度就不同，所以动能也不等。一般都以地面为参考系描述物体的动能。

【知识点1】动能1.概念：物体由于运动而具有的能量，符号用EK表示

①动能是标量是表征物体运动状态的物理量。vv

一弹性小球以速度v垂直与墙碰后，以等大的速率反向弹回，则这一过程中其速度的变化量为__________动能的变化量___________

5.动能与物体的质量和速度的大小有关，与速度的方向无关。-2V0AＤCB质量一定的物体的动能变化时，速度一定变化；速度变化时，动能不一定变化。【例1】对于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是(

)A.速度在改变，动能也在改变 B.速度改变，动能不变C.速度不变，动能改变 D.动能、速度都不变B观点提炼：速度和动能的区别速度：矢量，有大小和方向。动能：标量，只有大小。【练习】关于动能的理解，下列说法不正确的是（）

A、动能不变的物体，一定处于平衡状态B、动能不可能是负的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、物体的加速度为零，其动能不变A问题：动能可以（像速度那样）进行矢量合成分解吗？情景：1、质量为m的物体，速度为v，其动能为多少？2、若建立正交坐标系，v（未知），但知道vx，vy的两个分量，则其动能为多少？你准备怎么求动能？3、若物体的两个分速度为v，夹角为120°，则其动能为多少？观点提炼：1、动能为标量，不可按照矢量规则分解。2、如何求动能？

应先求物体的合速度，再求动能。问题：动能可以（像速度那样）进行矢量合成分解吗？重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹性势能的变化那么什么原因使物体的动能发生变化？动能改变量：物体的末动能减去物体的初动能若

，则表示物体的动能增加若，则表示物体的动能减少任务二：理解动能定理探究2:合外力做功与物体动能变化的关系情境2：质量为m的物体，在粗糙水平面上，受到与运动方向相同的水平恒力F和摩擦力f的作用下，速度由V1增加到V2，试用牛顿定律和运动学公式推导合外力所做的功？lFv2Fv1ffGFN情景2若不是直线运动上式是否还成立呢？

【例】质量为m的物体，沿一段曲线运动，速度由v1增加到vN，试推导这个过程中合外力做的功与速度的关系。解：1→2：上式叠加整理得：

2→3：(N-1)→N：······

微分思想（化曲为直）纷繁复杂的物理现象背后隐藏着简单的规律Fv1Fv2l情景1GFNlFv2Fv1ffGFN情景2情景3演绎推理

演绎推理是从一般性结论推出个别性结论的方法，即从已知的某些一般原理、定理、法则、公理或科学概念出发，推出新结论的一种思维活动。比如，在“动能定理”的推导过程中，我们是将牛顿第二定律作为已知的知识来考虑，然后经历一系列数学推导，从而得到新的结论—动能定理。有了动能的表达式后，前面我们推出的就可以写成这个式子表明什么问题呢?请你用文字叙述一下。表明：力（合外力）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。

这个结论就叫做动能定理。说明：动能定理也适用于变力做功和曲线运动的情况。1、内容：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。外力的总功末状态动能初状态动能1、合外力做功。2、外力做功之和。动能变化和某一过程（始末状态）相对应。W合=Ek2

－Ek1=ΔEk2、表达式【知识点2】动能定理因果性：前因后果小组合作讨论①.当合力对物体做正功时，物体动能如何变化？②.当合力对物体做负功时，物体动能如何变化？物体动能增加物体动能减少4.实质：动能定理从能量变化的角度反映了力改变运动的状态在

空间上的累积效果。物体动能的改变可由合外力做功来度量。①W合>0Ek2>

Ek1∆EK↑

②W合<0Ek2<

Ek1∆EK↓对一定质量的物体：物体速度保持不变，合力一定为0？物体动能不变，其合力一定为0？物体的合力不为0，动能一定发生变化？对动能定律的理解：观点提炼：速度是否变？动能是否变？-----（F合=ma）合力做功呢？注意：参考系：l和v相对同一参考系：通常选地面为参考系。动能定理:牛顿运动定律:【例2】：一架喷气式飞机，质量m=5.0×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到l=5.3×102m时，速度达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。F合=F-F阻=F-

kmg=ma②分别用牛顿运动定律和动能定理求解a＝2lv2由v2－v02

=2al得①由动能定理得由①②得F=

+

kmg2lmv2∴F=

+

kmg2lmv2W合=（F-F阻）l=（F-kmg）l=mv212牛顿定律和动能定理都能解决，但动能定理更简洁明了1、确定研究对象和研究过程解：对飞机由动能定理有3、确定各力做功4、确定始、末状态的动能5、根据动能定理列出方程vFf2、受力分析动能定理解题步骤研究对象确定初末状态，分析该过程中各力做的功及动能变化。根据动能定理列方程求解。并对结果进行必要的讨论。研究过程灵活选择研究过程一般研究单个物体不要漏掉重力做功运动分析受力分析注意各力做功的正负情况注：动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，只关注某过程的初、末状态，不需考虑过程细节，尤其是求多过程、瞬间过程更有优势！动能定理解题步骤练习：把质量为0.5kg的石块从10m高处以水平方向抛出，初速度大小是v0=5m/s。（不计空气阻力）请求解石块落地时的速度大小。（g取10m/s2）解题思路：动能定理解题思路：平抛运动Vt2=V02+Vy2再练：把质量为0.5kg的石块从10m高处以与水平方向成θ角斜向上抛出，初速度大小是v0=5m/s。（不计空气阻力）求解石块落地时的速度大小。（g取10m/s2）问题：斜抛新思路：动能定理！解：只有重力做功不涉及物理运动过程中的加速度和时间，过程更简便！

课堂小结1、类比、归纳和演绎思想2、动能：表达式：

理解：标量、状态量，与参考系选择有关3、动能定理：4、说明：曲线运动，变力做功，多过程均适用5、应用动能定理解决问题的一般步骤谢谢观看！变式练习尝试1：计算竖直上抛运动从地面以速度v竖直上抛一物体在高度h处的速度大小是多少？尝试2：求刹车距离速度v行驶的汽车汽车与地面的摩擦系数为μ求刹车后行驶的距离。尝试3：求摆的最低点速度将一长度为L的摆，拉至水平高度，静止释放，运动到最低点的速度大小的速度大小？新课讲授典例解析【例题3】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实（如图）。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为300N，方向都与竖直方向成370，重物离开地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg，g取10m/s2，cos370=0.8。求：（1）重物刚落地时的速度是多大？（2）重物对地面的平均冲击力是多大？典例解析解：(1)两根绳子对重物的合力大小为：故甲至丙只有绳子的拉力做功，由动能定理得：解得：（2）由丙到丁的过程中，由动能定理得：牛顿定律动能定理相同点确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析适用条件只能研究恒力作用下物体做直线运动的情况对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线运动或曲线运动均适用应用方法要考虑运动过程的每一个细节，结合运动学公式解题只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能运算方法矢量运算代数运算1.动能定理的研究对象一般是单一物体，或者是可以看作单一物体的物体系统。2.动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。当题目涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理；处理曲线运动中的速度问题时也要优先考虑动能定理。3.若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑也可整个过程考虑。【动能定理与牛顿运动定律解题的区别】1.一质量为2kg的滑块，以4m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4m/s，在这段时间里水平力做的功为()A.0 B.8J C.16J D.32JA课堂练习

42.一辆汽车的质量为m，从静止开始起动，沿水平路面前进了s后，达到了最行驶速度vm，设汽车的牵引功率保持不变，所受阻力为车重的k倍，求：（1）汽车的牵引功率；（2）汽车从静止到开始匀速运动所需的时间.解：因阻力f=kmg，当汽车达最大速度时，有

因汽车的加速过程不是匀加速直线运动，所以求时间不可以用有关运动学的公式，考虑用动能定理，由W=ΔEkFNfmgPt–fs=mvm2/2–0

所以t=(

vm2+2kgs)/2kgvm。

小结：动能定理不仅适用于恒力作功，也适用于变力作功.课堂练习

4P=Fminvmax=kmgvmax

3.一物体以初速度v0沿倾角为37º的斜面上滑，到达最高点后又下滑，回到出发点时的速度为v0/2，求物体与斜面间的动摩擦因数。v0mg解：物体受力如图，NfmgNf上滑过程：-mgsin37ºs–fs=0–

mv02/2设上升的最大位移为s，下滑过程：mgsin37ºs–fs=m（v0/2

）2/2–

0全过程：–2fs=m（v0/2

）2/2–

mv02/2式中f=μmgcos37º，得μ=0.45。课堂练习

44.

一个质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点缓慢地移动