第八章 专题 势能、动能和动能定理 讲义 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

11、势能、动能和动能定理 【知识要点】 一、功能关系 1、能量(简称“能”):物体具有对外做功的本领就叫能。常见的能量:机械能、内能、电磁能等。 2、能量是可以转移和转化的,功是能量转化的量度。 3、功和能有区别: 能与某种运动状态相联系,是状态量。功是与力的作用过程相联系,是过程量。有能量不一定要做功,而做功就必须有能量,一般说有1J能量不一定能做1J的功。不能说功转化为能,只能说能转化为能。 二、势能 1、重力势能 (1)由物体所处位置的高度决定的能量,叫重力势能。其表达式为:。 (2)重力势能是标量,但是有正、负,单位是焦耳(J)。 (3)重力势能具有相对性,选取不同的零势能面,就有不同的重力势能。重力势能的选取任意。 2、弹性势能:物体由于发生形变而具有的能。 三、动能 1、定义:物体由于运动而具有的能。 (1)公式:。 (2)单位:焦耳,。 (3)标矢性:动能是标量,只有正值,动能与速度方向无关。 (4)动能的变化:物体末动能与初动能之差,即。 四、动能定理 1、内容:在一个过程中合力对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。 2、对“外力”的两点理解 ①“外力”指的是合力,重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其他力,它们可以同时作用,也可以 不同时作用。 ②既可以是恒力,也可以是变力。 3、表达式:。 4、物理意义:合力的功是物体动能变化的量度。 5、适用条件 (1)动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动。 (2)既适用于恒力做功,也适用于变力做功。 (3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分阶段作用。 【概念辩析】 判断下列说法的正误。 (1)重力做功多少取决于物体的重力和它通过的路程.( ) (2)重力势能Ep1=2 J,Ep2=-3 J,则Ep1与Ep2方向相反.( ) (3)同一物体在不同位置的重力势能分别为Ep1=3 J,Ep2=-10 J,则Ep1<Ep2.( ) (4)重力做功WG=-20 J时,物体的重力势能减小20 J.( ) (5)重力做功一定与路径无关,只与初、末位置的高度差有关.( ) (6)不同弹簧发生相同的形变时,弹力做功相同.( ) (7)同一弹簧长度不同时,弹性势能一定不同.( ) (8)发生弹性形变的物体都具有弹性势能.( ) (9)弹性势能与弹簧的形变量和劲度系数有关.( ) (10)弹簧被压缩时,弹性势能为负;弹簧被拉伸时,弹性势能为正.( ) (11)弹力做正功,弹性势能就增大;弹力做负功,弹性势能就减小.( ) (12)某物体的速度加倍,它的动能也加倍.( ) (13)两质量相同的物体,动能相同,速度一定相同.( ) (14)物体的速度变化,动能一定变化.( ) (15)合外力做功不等于零,物体的动能一定变化.( ) (16)物体的速度发生变化,合外力做功一定不等于零.( ) (17)物体的动能增加,合外力做正功.( ) 【典例探究】 命题点一 重力势能 【例1】如图所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为( ) A. B. C.mgh D.0 【例2】如图所示,质量为m的小球,用一长为l的细线悬于O点,将悬线拉直成水平状态,并给小球一个竖直向下的速度让小球向下运动,O点正下方D处有一钉子,小球运动到B处时会以D为圆心做圆周运动,并经过C点,若已知OD=l,则小球由A点运动到C点的过程中,重力做功为多少?重力势能减少了多少? 【例3】如图,一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂.用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距l.重力加速度大小为g.在此过程中,外力做的功为( ) A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl 命题点二 理解功能关系 【例4】一质量为m的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点.小球在水平拉力F作用下,从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点,如图所示,则拉力F所做的功为( ) A.mglcosθ B.mgl(1﹣cosθ) C.Flcosθ D.Flsinθ 【例5】两个底面积都是S的圆筒,放在同一水平面上,筒内装水,水面高度分别是和,M现将连接两管的阀门打开,最后两管液面平衡,已知水的密度为p,则此过程中重力做功( ) A. B. C. D. 命题点三 动能定理的理解 【例6】(多选)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.公式中的W为包含重力在内的所有力做的功,也可通过以下两种方式计算:先求每个力的功再求功的 代数和或先求合外力再求合外力的功 C.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 D.动能定理适用于