第8章 第3节 动能和动能定理（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，河北河南专用）

第3节　动能和动能定理(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.理解动能和动能定理。 2.能用动能定理解释生产生活中的现象。 学考层级 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。 选考层级 1.会用动能定理进行分析和计算。 2.领悟应用功的表达式、牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理的过程。 一、动能的表达式 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，在国际单位制中为焦耳。 1 J＝1 kg·m2·s－2。 4．特点 (1)具有瞬时性，是状态量。 (2)具有相对性，选取不同的参考系，同一物体的动能一般不同，通常是指物体相对于地面的动能。 (3)动能是标量，没有方向。 　动能是标量，且没有负值，动能的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：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。 3．表达式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1。 4．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。 [微情境·大道理] 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，动能也发生变化。(×) (3)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。 强化点(一)　动能和动能定理的理解 任务驱动　 如图所示，一辆汽车正在加速上坡。 (1)图中汽车上坡过程受哪些力作用？各个力做什么功？ (2)图中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？ 提示：(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。 [要点释解明] 1．对动能变化量的理解 (1)表达式：ΔEk＝Ek2－Ek1。 (2)物理意义：ΔEk>0，表示动能增加；ΔEk<0，表示动能减少。 (3)变化原因：力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做正功，动能增加，合力做负功，动能则减少。 2．对动能定理的理解 表达式 W＝ΔEk＝Ek2－Ek1，式中的W为合外力对物体所做的总功 研究对象 动能定理的研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的相对静止的系统 研究过程 动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段，也可以是运动全过程 普遍性 动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况 实质 揭示了力对物体做的总功与物体动能变化的关系 [题点全练清] 1．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。 2．(2023·济南高一检测)(多选)一物体做变速运动时，下列说法正确的是(　 ) A．合力一定对物体做功，使物体动能改变 B．物体所受合力一定不为0 C．合力一定对物体做功，但物体动能可能不变 D．物体加速度一定不为0 解析：选BD　物体的速度发生了变化，则合力一定不为0，加速度也一定不为0，B、D正确；物体的速度变化，可能是大小不变，方向变化，故动能不一定变化，合力不一定做功，A、C错误。 3．(多选)一质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑的水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前的速度大小相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰