第10讲 动能与动能定理-2022-2023学年高一物理同步讲义（人教版2019必修第二册）

第10讲 动能与动能定理 知识点碎片 难度 动能 ★★☆☆☆ 动能定理 ★★★☆☆ 模块一：动能 1．动能 (1)定义：物体由于运动而具有的能称为动能． (2)表达式： 如图所示，在光滑水平面上，一物体质量为m，初速度为v1，在恒定外力F作用下，物体发生一段位移l，得到末速度v2， 外力F做功W=Fl；根据牛顿定律，物体做匀变速直线运动，故．因此可得： 这表明，上式中是一个有特殊意义的物理量，且力做的功W与物理量的变化量相等，因此，我们定义为物体的动能，即质量为m的物体，以速度v运动时的动能(一般用符号表示)可量化为： (3)单位：国际单位制中是焦耳(J)．因为1 J=1 Nm=1 kg(m/s)2． 2．对动能的理解 (1)动能的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳(J)． (2)瞬时性：动能是状态量，与某一时刻(或位置)相对应． (3)标矢性：动能是标量，只有大小，没有方向，且总大于(v≠0时)或等于零(v=0时)，不可能小于零．对于给定的物体(m一定)，物体的动能仅与速度的大小有关，与速度的方向无关．如：做匀速圆周运动的物体，速度的大小不变，则其动能不变． (4)相对性：动能是相对量(因速度是相对量)．参考系不同，速度就不同，所以动能也不同，一般都以地面为参考系． 例1.★★☆☆☆ 关于动能，下列说法中正确的是( ) A．凡是运动的物体都有动能 B．公式Ek=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，速度变化时，动能也一定变化 D．动能不变的物体，一定处于平衡状态 练1-1.★★☆☆☆ (多选)某质量为m的物体，分别做下列运动，其动能在运动过程中一定随时间不断变化的是( ) A．匀速直线运动 B．匀变速直线运动 C．平抛运动 D．匀速圆周运动 练1-2.★★☆☆☆ 一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0分别把三个质量相同的球竖直上抛．竖直下抛．水平抛出，不计空气阻力，则三球抛出时的动能( ) A．上抛球最大 B．下抛球最大 C．平抛球最大 D．三球一样大 例2.★★☆☆☆ 质量一定的物体，动能的大小跟物体的速度有关，下列几个图像表示质量一定的物体动能Ek与速度v之间的关系，其中正确的是( ) A． B． C． D． 练2-1.★★☆☆☆ 在下列几种情况中，甲乙两物体的动能相等的是( ) A．甲的速度是乙的2倍，甲的质量是乙的 B．甲的质量是乙的2倍，甲的速度是乙的 C．甲的质量是乙的4倍，甲的速度是乙的 D．甲的速度是乙的4倍，甲的质量是乙的 模块二：动能定理 1．动能定理 (1)内容：力在一个过程中对物体所做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化． (2)表达式：(其中W表示力对物体做的功，Ek1表示物体的初动能，Ek2表示物体的末动能)． (3)物理意义：动能定理揭示了一种普适的功能关系，它是所有其他功能关系的基础． 2．动能定理的理解 (1)动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，也适用于曲线运动．例如匀速圆周运动的物体所受合外力方向指向圆心，与速度方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化为零． (2)动能的变化，又称动能的增量，是指一个运动过程中的物体末状态的动能Ek2(对应于速度v2)与初状态的动能Ek1(对应于速度v1)之差． (3)功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量；而动能是状态量．动能定理表明过程量对应状态量的改变量． (4)如果物体同时受到几个力的作用，则动能定理中的“功”一般可由合外力做功计算． (5)如果物体先后受到几个力的作用，则动能定理中的“功”一般可由各力做功的代数和计算． (6)由于外力做功可正可负，因此物体在一运动过程中动能可能增加也可能减少． (7)动能定理描述了力作用在一段位移上(空间积累)的效果是产生动能变化，因而实质是一个质点的功能关系． (8)动能定理对应的是一个过程，它只涉及到物体初、末状态的动能和整个过程中外力的总功，可以简化部分计算． 3．应用动能定理解题的一般步骤 例3.★★☆☆☆ (多选)下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系，正确的是( ) A．如果物体所受的合外力为零，那么合外力对物体做的功一定为零 B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零 C．物体做变速运动，合外力一定不为零，动能不一定变化 D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 练3-1.★★★☆☆ 放在光滑水平面上的物体，仅在两个同向水平力的共同作用下开始运动，若这两个力分别做了6 J和8 J的功，则该物体的动能增加了( ) A．48 J B．14 J C．10 J D．2 J 练3-2.★★☆☆☆ 一物体在运动过程中，重力做了﹣2