第1章 第3节 动能和动能定理-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习全书word（鲁科版）

第3节　动能和动能定理 学习目标 课标解读 1.知道动能的概念及定义式,会比较、计算物体的动能。 2.能通过实验探究恒力做功与动能改变的关系。 3.理解动能定理的推导过程、含义及适用范围,并能灵活应用动能定理分析问题。 4.掌握利用动能定理求变力做功的方法 1.通过实验,复习动能大小与哪些因素有关,形成动能的概念,体会物理概念的形成源于生活。 2.通过实验探究,培养设计实验、收集数据、分析论证和交流评估的能力。 3.能从理论上推导动能定理,体会科学思维的形成过程 一、动能 1.定义:物理学中把物体因运动而具有的能量称为动能。 2.表达式:Ek=mv2。 3.单位:与功的单位相同,国际单位为焦耳,符号为J。 1 kg·(m/s)2=1 kg·(m/s2)·m=1 N·m=1 J。 4.标矢性:动能是标量。 二、恒力做功与动能改变的关系 实验探究及注意事项 (1)实验需测量的物理量有:作用于物体的力、物体的位移,以及物体的质量和速度,求出恒力所做的功和物体的动能。 (2)实验器材主要有:小车、钩码、打点计时器、天平、细线、一端有定滑轮的长木板等。 (3)实验前应将长木板无定滑轮的一端适当垫高,以平衡小车运动中受到的摩擦力;实验中钩码的质量要远小于小车的质量。 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.表达式:W=Ek2-Ek1。 3.物理意义:用合外力做功的多少来量度物体动能的变化量。 4.应用范围:动能定理不仅适用于恒力作用和直线运动,在物体受到变力作用或做曲线运动的情况下也是成立的。 1.思考判断 (1)速度大的物体动能也大。(　×　) (2)某物体的速度加倍,它的动能也加倍。(　×　) (3)合外力做功不等于零,物体的动能一定变化。(　√　) (4)物体的速度发生变化,合外力做功一定不等于零。(　×　) (5)物体的动能增加,合外力做正功。(　√　) 2.思维探究 (1)我国成功发射的首颗量子科学实验卫星“墨子号”,它的质量为631 kg,某时刻它的速度大小为7.6 km/s,此时它的动能是多少? 答案:Ek=mv2≈1.8×1010 J。 (2)骑自行车下坡时,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? 答案:不矛盾。人没蹬车,但合外力却对人和车做正功,动能越来越大。 要点一　对动能、动能定理的理解 如图所示,一辆汽车正在上坡路上加速行驶。 (1)汽车上坡过程受哪些力作用?各个力做什么功? (2)汽车的动能怎样变化?其动能的变化与各个力做功有什么关系? 答案:(1)汽车受重力、支持力、牵引力及路面的阻力作用;上坡过程中牵引力做正功,重力、阻力做负功,支持力不做功。 (2)由于汽车加速上坡,其动能增大;汽车动能的变化等于重力、牵引力及路面的阻力三个力做功的代数和。 1.动能的特征 (1)是状态量:与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。 (2)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。 (3)是标量:只有大小,没有方向;只有正值,没有负值。 2.动能的变化 ΔEk=m-m为物体动能的变化量,也称作物体动能的增量,表示物体动能变化的大小。 3.对动能定理的理解 (1)表达式W=ΔEk中的W为外力对物体做的总功。 (2)动能定理描述了做功和动能变化的两种关系。 ①等值关系:物体动能的变化量等于合外力对它做的功。 ②因果关系:合外力对物体做功是引起物体动能变化的原因,做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程,转化了多少由合外力做的功来量度。 命题角度1　对动能的理解 [例1] 关于物体的动能,下列说法正确的是(　D　) 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,故动能的大小也与参考系的选取有关,故B错误;动能是标量,速度是矢量,质量和动能相同的物体的速度方向可能不同,故D正确,C错误。 动能与速度的三种关系 (1)数值关系:Ek=mv2,对同一物体,速度v越大,动能Ek越大。 (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,物体的动能可能不变。 命题角度2　对动能定理的理解 [例2] 关于动能定理,下列说法正确的是(　B　) A.某过程中合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