第1章 第3节 动能和动能定理（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】鲁科版

第3节　动能和动能定理 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．理解动能的定义、公式、单位等基本问题。 2．会用牛顿第二定律与运动学公式推导动能定理，理解动能定理的含义。 1．探究恒力做功与动能改变的关系。 2．利用动能定理分析解决问题。 一、动能 1．概念：物体由于__运动__而具有的能。 2．表达式：Ek＝　mv2　。 (1)表达式中的速度是__瞬时__速度。 (2)动能是__A__(A．标量 B．矢量)，是__B__(A．过程 B．状态)量。 3．单位：动能的国际单位是__焦耳__，简称__焦__，符号__J__。 二、恒力做功与动能改变的关系 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 长木板(一端附有滑轮)、__打点计时器__、钩码若干、__小车__、纸带、复写纸片、刻度尺、细线。 3．实验原理：在钩码的拉动下，小车的速度发生了变化，也就是小车的动能发生了变化。钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车__动能的变化量__、小车运动的__位移__以及钩码对小车的__拉力(近似等于钩码的重力)__，就可以研究W＝Fs与ΔEk之间的关系。 三、动能定理 1．内容 合外力对物体所做的功等于物体__动能的变化量__。 2．公式：W＝　mv－mv。　 3．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．判断下列说法的正误。 (1)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。(√) (2)物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。(×) (3)物体的动能增加，合外力做正功。(√) (4)两质量相同的物体，动能相同，速度一定相同。(×) (5)动能定理仅适用于恒力做功，对变力做功不适用。(×) 2．甲、乙两辆汽车的质量之比m1∶m2 ＝2∶1，它们刹车时的初动能相同，若它们与水平地面之间的动摩擦因数相同，则它们滑行的距离之比x1：x2等于(　　) A．1∶1　　　　　　　　 B．1∶2 C．1∶4 D．4∶1 解析　对两辆汽车由动能定理得：－μm1gx1＝0－Ek，－μm2gx2＝0－Ek，x1∶x2＝m2∶m1＝1∶2，B正确。 答案　B 知识点一　对动能的理解 1．对动能的理解：动能Ek＝mv2，只有大小没有方向。 2．动能与速度的三种关系 (1)数值关系：Ek＝mv2，速度v和动能Ek均为以地面为参考系时的数值。 (2)瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系。 (3)变化关系：动能是标量，速度是矢量，当动能发生变化时，物体的速度(大小)一定发生了变化；当速度发生变化时，可能仅是速度方向的变化，物体的动能不变。 　关于物体的动能，下列说法中正确的是(　　) A．一个物体的动能可能小于零 B．一个物体的动能与参考系的选取无关 C．动能相同的物体速度一定相同 D．两质量相同的物体，若动能相同，其速度不一定相同 [解析]　由公式Ek＝mv2知，动能不会小于零，故A错误。因v的大小与参考系的选取有关，故动能的大小也应与参考系的选取有关，故B错误。动能是标量，速度是矢量，故D正确，C错误。 [答案]　D 1．(多选)关于动能的理解，下列说法正确的是(　　) A．一般情况下，Ek＝mv2中的v是相对于地面的速度 B．动能的大小由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关 C．物体以相同的速率向东和向西运动，动能的大小相等，方向相反 D．当物体以不变的速率做曲线运动时其动能不断变化 解析　动能是标量，由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关。动能具有相对性，无特别说明，一般指相对于地面的动能。只有A、B正确。 答案　AB 知识点二　探究恒力做功与动能改变的关系 1．数据处理中合外力的功的计算 (1)用弹簧测力计测出钩码的重力，钩码的重力就是小车受到的合外力。 (2)用毫米刻度尺测出纸带上从初始点到选定的某点之间的距离。 (3)应用恒力做功的计算式W＝Fs求出合外力做的功。 2．数据处理中初、末动能的确定 (1)在纸带上选定初、末位置所对应的计数点。一般以打下的第一个点为初始位置的计数点。 (2)根据v＝计算瞬时速度。 (3)根据动能的定义式Ek＝mv2确定初、末动能。 　某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。 (1)实验主要步骤如下： ①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路。 ②将小车