(讲义)第1章 第3节 动能和动能定理-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(鲁科版2019)

第3节　动能和动能定理

[核心素养·明目标]

知识点一　动能

1．概念

物体因运动而具有的能量。

2．表达式

Ek＝mv2。

(1)表达式中的速度是瞬时速度。

(2)动能是标量(选填“标量”或“矢量”)，是状态(选填“过程”或“状态”)量。

3．单位

动能的国际单位是焦耳，简称焦，用符号J表示。

　龙卷风具有巨大的能量，可以拔起大树、掀翻汽车、摧毁房屋。龙卷风具有的能量是什么能？这种能与哪些因素有关？

提示：动能　与质量和速度有关

1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)某物体的质量大，动能一定大。  (×)

(2)某物体的动能变化，速度一定变化。  (√)

(3)某物体的速度发生变化，其动能一定变化。 (×)

知识点二　动能定理

1．内容

合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量。

2．表达式

W＝Ek2－Ek1。

3．两种情况

(1)合外力对物体做正功，Ek2＞Ek1，物体动能增加。

(2)合外力对物体做负功，Ek2＜Ek1，物体动能减少。

　动能的变化量，是末动能减去初动能。ΔEk＝Ek末－Ek初。

2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)有外力对物体做功，该物体的动能一定增加。  (×)

(2)物体的动能增加，合外力一定做正功。  (√)

(3)物体受变力作用或做曲线运动时，动能定理不能适用。  (×)

考点1　动能

1．动能是状态量

动能与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应，物体的运动状态一旦确定，物体的动能就确定了。

2．动能具有相对性

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。

3．动能与速度的关系

动能仅与速度大小有关，与速度方向无关，只有速度方向改变时，动能并不变，且恒为正值。

【典例1】　(2020·泰安高一检测)某科技兴趣小组试飞一架自制的无人机，该无人机的质量m＝0.5 kg，由静止开始沿竖直方向匀加速上升，加速度a＝2 m/s2，上升时间t＝3 s，求：该过程中无人机

(1)受到合力的大小F；

(2)上升的高度h；

(3)末动能Ek。

[解析]　(1)对无人机由牛顿第二定律可得：F＝ma＝0.5×2 N＝1 N。

(2)由匀加速直线运动的位移公式可得：

h＝at2＝×2×32 m＝9 m。

(3)无人机3 s末的速度为：

v＝at＝2×3 m/s＝6 m/s

末动能为：Ek＝mv2＝×0.5×62 J＝9 J。

[答案]　(1)1 N　(2)9 m　(3)9 J

动能与速度的三种关系

(1)数值关系：Ek＝mv2，质量一定时，速度v越大，动能Ek越大。

(2)瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系。

(3)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。