(讲义)第4章 第3节 动能 动能定理-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(粤教版2019)

第三节　动能　动能定理 学习任务 1．知道动能的概念，掌握动能定理的内容及表达式。 2．能够推导动能定理，并能应用动能定理分析求解相关问题。 3．理解动能定理，能用动能定理解释生产、生活中的现象。感受科学的魅力。 知识点一　动能 1．定义 物体由于运动而具有的能量叫作动能，用符号Ek表示。 2．表达式 Ek＝mv2。 3．单位 与功的单位相同，国际单位为焦耳，符号是J。 4．动能是标量(选填“矢量”或“标量”)，只有大小没有方向。 　由于速度和所选参考系有关，所以动能也与参考系有关。一般选地面为参考系。 1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)物体的速度变化，其动能一定变化。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)× 知识点二　动能定理　动能定理的应用 1．推导：如图所示，物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移l，速度由v1增加到v2，此过程力F做的功为W。 2．内容：合力对物体做的功等于物体动能的变化量。 3．表达式：W＝Ek2－Ek1。如果物体受到几个力的共同作用，W即为合力做的功，它等于各个力做功的代数和。 4．适用范围：动能定理是物体在恒力作用下，并且做直线运动的情况下得到的，当物体受到变力作用，或者做曲线运动时，可以采用把整个过程分成许多小段，认为物体在每小段运动中受到力的是恒力，运动的轨迹是直线，把这些小段中力做的功相加，也能得到动能定理。 　动能定理中力对物体做的功是指物体所受的一切外力(合外力)对它做的功。 2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。 (　　) (2)物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。 (　　) [答案]　(1)√　(2)× 3：填空 一质量为m的滑块，以速度v在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为－2v(方向与原来相反)，在这段时间内，水平力所做的功为________。　 提示：由动能定理得W＝m(－2v)2－mv2＝mv2。 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？ 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。 考点1　动能及动能变化的理解 1．对动能概念的理解 (1)动能是状态量，动能公式中的速度v是瞬时速度。 (2)动能是标量，且动能恒为正值。 (3)动能也具有相对性，同一物体，对不同的参考系物体的速度有不同值，因而动能也有不同值。计算动能时一般都是以地面为参考系。 2．动能的变化量 末状态的动能与初状态的动能之差，即 ΔEk＝－。 动能的变化量是过程量，ΔEk＞0，表示物体的动能增加；ΔEk＜0，表示物体的动能减少。 【典例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　[选项A中若物体速度的方向变化而大小不变，则其动能不变化，故选项A错误；选项B中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，故选项B错误；选项C中，物体动能变化，其速度一定发生变化，故运动状态改变，故选项C正确；选项D中，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，速度变化，但动能始终不变，故选项D错误。] 　动能与物体速度大小有关，与物体速度方向无关，而物体速度变化既可能是大小变化，也可能是方向变化。动能与物体的受力情况无关，仅由质量与速度大小决定。 [跟进训练] 1．(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，小球碰墙过程中速度的变化为Δv、动能的变化为ΔEk。则下列说法正确的是(　　) A．Δv＝10 m/s　　 B．Δv＝0 C．ΔEk＝1 J D．ΔEk＝0 AD　[速度是矢量，故Δv＝v2－v1＝5 m/s－(－5 m/s)＝10 m/s；而动能是标量，初末状态的速度大小相等，故动能相等，因此ΔEk＝0，选项A、D正确。] 考点2　动能定理的理解 1．在一个过程中合外力对物体做的功或者外力对物体做的总功等