第1章 第3节 动能和动能定理 （Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第二册（鲁科版2019）

第3节　动能和动能定理 核心素养导学 物理观念 (1)知道动能的定义、单位、表达式和标矢性。 (2)知道动能定理的适用范围。 科学思维 会用动能定理解决动力学问题和变力做功问题。 科学探究 能通过理论推导得出动能定理的内容。 科学态度与责任 通过对动能和动能定理的演绎推理，能用动能定理解释生产生活中的现象。 一、动能 1．含义：物体因运动而具有的能量。 2．表达式：Ek＝mv2。 3．单位：国际单位制单位为焦耳，1 J＝1 N·m＝1 kg·(m/s)2。 4．标矢性：动能是标量，只有大小，没有方向。 (1)动能是标量，且没有负值，其大小与速度的方向无关。 (2)物体的动能与它的质量和速度大小有关。　　 二、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s，速度由v1增加到v2，此过程中力F做的功为W。(摩擦力不计) 2．内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量。 3．表达式：W＝Ek2－Ek1。 4．两种情况 (1)合外力对物体做正功，Ek2>Ek1，动能增大。 (2)合外力对物体做负功，Ek2<Ek1，动能减小。 5．适用范围 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。 1.如图所示为正在空中飞行的飞机， 请对以下结论作出判断： (1)运动的飞机具有的能量就是动能。(×) (2)飞机的速度发生变化时，动能一定发生变化。(×) (3)在飞机的质量不变的情况下飞机的动能发生变化时，速度一定发生了变化。(√) (4)速度越大的物体，具有的动能也越大。(×) 2．歼-15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机，已经实现了在“辽宁舰”上各种训练，形成战斗力，如图所示为正在起飞的歼-15战机。 (1)歼-15战机起飞时，合力做什么功？速度怎么变化？动能怎么变化？ (2)歼-15战机着舰时，阻拦索对战斗机做什么功？战斗机的动能怎么变化？ 提示：(1)正功　变大　增大 (2)负功　减小 新知学习(一)|动能及动能变化的理解 [任务驱动] 如图所示，骑自行车下坡时，人没有蹬车，车速却越来越快，动能越来越大，这与动能定理相矛盾吗？ 提示：不矛盾。虽然人没蹬车，但重力却对人和车做正功，动能越来越大。　　　　 [重点释解] 1．动能的“三性” 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 标量性 动能是标量，没有方向 瞬时性 动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的某一位置(或某一时刻)的速度相对应 2．动能的变化 (1)动能的变化有正负。“变化”是指末状态的物理量减去初状态的物理量。 (2)物体的速度变化，其动能未必变化，如速度大小不变，方向变化；若物体的动能变化，则其速度一定变化。 [针对训练] 1．关于对动能的理解，下列说法正确的是(　 ) A．动能可以为负值 B．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，速度变化时，动能也一定变化 C．动能不变的物体，一定处于平衡状态 D．描述物体的动能时，也是需要选择参考系的，一般选地面或相对地面静止的物体为参考系 解析：选D　物体由于运动而具有的能量叫动能，根据Ek＝mv2可知，质量为正值，速度的平方为非负值，则动能一定为非负值，A错误；一定质量的物体，动能变化，则速度的大小一定变化，但是速度变化，动能不一定变化，比如物体做匀速圆周运动时，速度方向时刻变化，但大小不变，则动能不变，B错误；动能不变的物体，速度方向可能变化，物体不一定处于平衡状态，C错误；由于速度是相对量，故描述物体的动能时，也是需要选择参考系的，一般选地面或相对地面静止的物体为参考系，D正确。 2．一物体的速度为v0时，其动能为Ek，当其速度变为2v0时，其动能变为(　 ) A．2Ek　　　 B．Ek　　　 C．4Ek　　　 D．Ek 解析：选C　由动能的表达式Ek＝mv2可知，当物体的速度增大为原来的2倍时，物体的动能Ek′＝m·(2v0)2＝4Ek，C正确。 3．(多选)一质量为0.1 kg的小球，以5 m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰墙过程中速度的变化和动能的变化分别是(　 ) A．Δv＝10 m/s B．Δv＝0 C．ΔEk＝1 J D．ΔEk＝0 解析：选AD　速度是矢量，故Δv＝v2－v1＝5 m/s－(－5 m/s)＝10 m/s。而动能是标量，初末状态的速度大小相等，故动能相等，因此ΔEk＝0，选项A、D正确。 新知学习二|恒力做功与动能改变的关系 [重点释解] 1．实验目的：探究恒力做功与物体动能改变的关系。 2．实验器材：小车、钩码、天平、打点计时器、低压交流电源、细绳、一端附有定滑轮的长木板、复写纸、