第16讲 动能和动能定理-【寒假自学课】2022年高一物理寒假精品课（人教版2019 必修第二册）

第16讲 动能和动能定理 【学习目标】 1.通过情境实例知道什么是动能，以及知道动能与那些物理量相关； 2.通过物理实验和数学推导知道动能定理公式成立的原因； 3.灵活使用动能定理解决简单的功能关系的问题。 【基础知识】 一、动能的表达式 1．定义：物体由于运动而具有的能量． 2．表达式：Ek＝mv2. 3．单位：与功的单位相同，国际单位为焦耳．1 J＝1 kg·m2·s－2. 4．物理量特点 (1)具有瞬时性，是状态量． (2)具有相对性，选取不同的参考系，同一物体的动能一般不同，通常是指物体相对于地面的动能． (3)是标量，没有方向，Ek≥0. 5．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． 6．动能变化量ΔEk 物体动能的变化量是末动能与初动能之差，即ΔEk＝，若ΔEk>0，则表示物体的动能增加，若ΔEk<0，则表示物体的动能减少． mv－mv 二、动能定理 1．动能定理的内容：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． 2．动能定理的表达式 (1)W＝Ek2－Ek1＝mv－mv 说明：式中W为合外力做的功，它等于各力做功的代数和． ①物理意义：动能定理指出了合外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即若合外力做正功，物体的动能增加，若合外力做负功，物体的动能减小，做了多少功，动能就变化多少． ②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时，在空间上的累积效果． 3．动能定理的适用范围 不仅适用于恒力做功和直线运动，也适用于变力做功和曲线运动情况． 【考点剖析】 例1．下列关于动能的说法中，正确的是(　　) A．物体的动能不变，则其速度也一定不变 B．物体的速度不变，则其动能也不变 C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化 D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 【答案】B 【解析】在匀速圆周运动中，动能不变，速度时刻改变，A错误；速度不变，是指大小和方向都不变，所以动能不变，B正确；物体在合外力作用下做变速运动，如匀速圆周运动，则动能不变，故C错误；物体的动能不变，说明物体所受的合外力不做功或做功的代数和为零，所以合外力不一定为零，D错误。 例2．关于动能定理，下列说法中正确的是(　　) A．某过程中外力的总功等于各力做功的绝对值之和 B．只要合外力对物体做功，物体的动能就一定改变 C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用 D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程 【答案】B 【解析】公式W＝ΔEk中W为合外力做的功，也可以是各力做功的代数和，A错，B对；动能不变，只能说明合外力的总功W＝0，动能定理仍适用，C错；动能定理既适用于恒力做功，也可适用于变力做功，D项错误。 例3．韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他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．韩晓鹏在此过程中(　　) A．重力势能减小了2 000 J B．重力势能减小了1 900 J C．动能增加了1 900 J D．动能增加了2 000 J 【答案】B 【解析】重力对物体做功为1 900 J，是正功，则物体重力势能减小了1 900 J，故A错误，B正确；外力对物体所做的总功为W总＝WG＋W阻＝1 900 J－100 J＝1 800 J，是正功，根据动能定理得：动能增加了1 800 J，故C、D错误． 【过关检测】 1.关于动能，下列说法中正确的是(　　) A．动能是机械能的一种基本形式，凡是运动的物体都有动能 B．公式Ek＝mv2中，速度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 【答案】AC 【解析】动能是物体由于运动而具有的能量，所以运动的物体都有动能．动能是机械能的一种基本形式，A对；Ek＝mv2中的速度v与参考系的选取有关，但参考系不一定是地面，B错；速度是矢量，当其只有方向发生变化时，动能不变化，此时物体并不处于平衡状态，C对，D错． 2.改变物体的质量和速度都可改变物体的动能，在下列情况下，物体的动能变化最大的是(　　) A．物体的质量不变，运动速度增大到原来的2倍 B．物体的速度不变，质量增大到原来的2倍 C．物体的质量变为原来的3倍，运动速度减为原来的一半 D．物体的质量变为原来的一半，速度增加为原来的4倍 【答案】D 【解析】由动能的计算式Ek＝