第八章 第3节 动能和动能定理（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

第3节　动能和动能定理 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．通过力对物体做功的分析确定动能的表达式，加深对功能关系的理解。 2．理解动能定理。 能够利用功的表达式、牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理。 能用动能定理解释生产生活中的现象或者解决实际问题。 [对应学生用书P118] 一、动能的表达式 1．质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。 恒力F做的功W＝Fl，由牛顿运动定律得，加速度a＝，由运动学公式得，l＝，解得W和v1、v2的关系式为W＝。 2．动能的概念：物体由于运动所具有的能量称为动能。 (1)表达式：Ek＝。 (2)单位：焦耳，符号J。 (3)动能是标量。→ 二、动能定理 1．内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫作动能定理。 2．表达式：W＝ ↓ 　　　 (1)力对物体做的功W为合力做的功，它等于各个力做功的代数和。 (2)动能定理是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下得到的，当物体受变力作用或做曲线运动时，动能定理仍成立。 1．(物理与军事)如图所示的是古代战争中攻击城门的战车，战车上装有一根质量很大的圆木，有很多士兵推着战车使圆木以很大的速度撞击城门，轻而易举地将城门撞破。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)圆木的速度加倍，它的动能也加倍。(　　×　　) (2)士兵推着战车做功越多，战车和圆木的速度越大。(　　√　　) (3)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。(　　√　　) (4)圆木的质量越大，士兵推着战车获得同样的速度，圆木的动能越大。(　　√　　) 2．(教材拓展P88)演绎推理是从一般性结论推出个别性结论的方法，即从已知的某些一般原理、定理、法则、公理或科学概念出发，推出新结论的一种思维活动。 我们在共点力平衡的学习中，得到的“两个力的合力与第三个力等大反向”的结论，这一过程是否为演绎推理？ 提示：是。 [对应学生用书P119] 探究点一 动能与动能定理 如图所示的是在公路上行驶的汽车和空中飞行的导弹，它们都具有一定的动能。 　 [问题设计] 行驶的汽车和飞行的导弹，谁的动能大？ 提示：根据Ek＝mv2可知，飞行的导弹的动能大。 1．动能的特点 (1)动能具有相对性，参考系不同，速度就可能不同，所以动能也可能不等。一般都以地面为参考系描述物体的动能。 (2)动能是状态量，是表征物体运动状态的物理量。物体的动能对应于某一时刻运动的能量，它仅与物体的质量和速度的大小有关，而与速度的方向无关。 (3)动能是标量，且恒为正值。 2．动能的变化：“变化”是指末状态的物理量减去初状态的物理量。动能的变化量为正值，表示物体的动能增加了；动能的变化量为负值，表示物体的动能减小了。 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力对它做的功。 ②因果关系：合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，转化了多少由合力做的功来度量。 【例1】 关于物体的动能，下列说法正确的是(　　) A．物体速度变化，其动能一定变化 B．物体所受的合外力不为零，其动能一定变化 C．物体的动能变化，其运动状态一定发生改变 D．物体的速度变化越大，其动能变化一定也越大 C　解析：若速度的方向变化而大小不变，则其动能不变化，A错误；物体所受合外力不为零，只要速度大小不变，其动能就不变化，如匀速圆周运动中，物体所受合外力不为零，但速度大小始终不变，动能不变，B错误；物体动能变化，其速度一定发生变化，故运动状态一定改变，C正确；物体速度变化若仅由方向变化引起，其动能可能不变，如匀速圆周运动中，速度方向变化大，动能始终不变，D错误。 【例2】 (2023·山西太原高一期末)如图，国产大飞机C919在水平跑道上滑跑试飞。当发动机提供2.1×105 N的牵引力时，C919滑跑1．6×103 m即可离地起飞。将滑跑过程视为初速度为零的匀加速直线运动，已知飞机的质量为7.0×104 kg，受到的阻力恒为其重力的，重力加速度g取10 m/s2，则C919起飞的速度约为(　　) A．57 m/s B．80 m/s C．89 m/s D．113 m/s B　解析：依题意，根据动能定理可得(F－f)s＝mv2－0，f＝0.1mg，求得v＝80 m/s，B正确。 应用动能定理解题的步骤 (1)确定研究对象和研究过程。 (2)对研究对象进行受力分析。(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析，含重力) (3)写出该过程中