第4章 第3节 动能 动能定理（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（教科版2019）

第3节　动能　动能定理 核心素养导学 物理观念 (1)知道动能的定义和表达式。 (2)知道动能定理的内容和表达式。 科学思维 (1)领悟应用功的定义式、牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理的过程。 (2)理解动能定理的物理意义，知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行分析和计算。 科学探究 通过实验验证动能定理是否成立。 科学态度与责任 能用动能定理解释生产和生活中的现象或者解决实际问题，提高理论与实践相结合的能力。 一、动能 1．定义：物体由于运动而具有的能量。 2．表达式：Ek＝mv2。 3．单位：与功的单位相同，国际单位为焦耳。1 J＝1_kg·m2·s－2。 (1)动能是状态量，速度v是瞬时速度。物体的运动状态一定，其动能就有确定的值。 (2)动能是标量，且没有负值，其大小与速度的方向无关。　　 二、动能定理 1．推导：如图所示，物体的质量为m，在运动方向上受到合外力F的作用发生了一段位移x，速度由v1增加到v2，此过程合外力F做的功为W。 2．内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。 3．表达式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1。 4．物理意义：动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系。即外力对物体所做的总功，对应于物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来量度。 三、动能定理的实验证明 方案1　借用“探究a与 F、m之间的关系”的实验装置进行实验。 方案2　使用数据实时采集系统进行验证。 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)合力做正功　速度变大　动能增大 (2)做负功　动能减小 新知学习(一)|对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，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．动能与速度的三种关系 数值关系 Ek＝mv2，同一物体，速度v越大，动能Ek越大 瞬时关系 动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系 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 [针对训练] 1．下面有关动能的说法正确的是(　　) A．物体只有做匀速运动时，动能才不变 B．物体做平抛运动时，水平方向速度不变，物体的动能也不变 C．物体做自由落体运动时，重力做功，物体的动能增加 D．物体的动能变化时，速度不一定变化，速度变化时，动能一定变化 解析：选C　物体做匀速圆周运动时，动能也不变，故A错误；由动能定理，可知物体做自由落体运动或平抛运动时，重力做功，物体的动能增加，故B错误，C正确；物体的动能变化时，速度一定变化，速度变化时，动能不一定变化，例如物体做匀速圆周运动时，动能不变，故D错误。 2．关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，下列说法正确的是(　　) A．物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化 B．若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零 C．合外力对物体做功，物体的速度大小一定发生变化 D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 解析：选C　物体做变速运动时，合外力一定不为零，但动能不一定变化，例如物体做匀速圆周运动时，动能不变，故A、D错误；物体做匀速圆周运动时，所受合外力不为零，但合外力处处与速度方向垂直，对物体做功为零，故B错误；根据动能定理，合外力对物体做功，物体的动能发生变化，因此物体的速度大小一定发生变化，故C正确。 3．(2022·四川德阳高一检测)(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做匀速运动，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