第四章 3.动能 动能定理-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

3.动能　动能定理 课程标准 核心素养 1.理解动能概念，知道动能的表达式 2.会推导动能定理，理解动能定理的物理意义 3.掌握动能定理，能运用动能定理解决力学问题 物理观念：动能和动能变化量的概念 科学思维：应用牛顿第二定律结合运动学公式推导动能定理表达式 科学探究：体会通过实例探究动能瞬时性和相对性的思想方法 科学态度与责任：物体做正功、负功的意义和动能定理在实际中的应用 一、动能　动能定理 1．能量：一个物体能够对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量。 2．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 N·m＝1 kg·m2/s2。 3．动能定理 (1)理论推导：如图所示，质量为m的物体在沿运动方向的合外力作用下发生位移x，速度由v1增大到v2，则W＝Fx＝max＝m＝mv－mv。 即 WΔ＝Ek。 (2)表达式： ①W＝mv－mv。 ②W＝Ek2－Ek1＝ΔEk。 二、动能定理的实验证明 方案1 (1)实验装置：应用必修1中“探究a与F、m之间的定量关系”的实验装置，如图所示。 (2)实验原理：把滑轮下挂的砝码及砝码盘所受的总重力视为对小车的拉力，测量拉力F与小车质量m，通过分析纸带上的点迹，计算出小车在各计数点间运动的过程中拉力F对它做的功W以及该过程中增加的动能，如果二者在误差允许范围内相等，则验证了在这个过程中外力对小车做的功等于它的动能的增量。 方案2　使用数据实时采集系统进行验证。 (1)误差分析 ①没有满足砝码盘及砝码的质量远小于小车质量带来系统误差。 ②未能恰好平衡摩擦力带来系统误差。 ③测量长度时带来偶然误差。 (2)注意事项 ①平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速直线运动。 学生用书第86页 ②计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与符号G的乘积表示即可。 1．判断正误 (1)做匀速圆周运动的物体的动能保持不变。(　　) (2)动能定理表达式中，等号的左边一定是合外力做的功。(　　) (3)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)× 2.链接实景 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？速度怎样变化？动能怎样变化？ (2)歼­15战机着舰时，阻拦索对战斗机做什么功？战斗机的动能怎样变化？ 提示：(1)合力做正功，速度变大，动能增大。 (2)做负功，动能减小。 知识点一　对动能的理解 1．动能的“三性” (1)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。 (2)标量性：动能是标量，没有方向。 (3)状态量：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态(或某一时刻)的速度相对应。 2．动能与速度的三种关系 (1)数值关系：Ek＝mv2，同一物体，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。 (多选)关于动能的理解，下列说法正确的是(　　) A．一般情况下，Ek＝mv2中的v是相对于地面的速度 B．动能的大小由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关 C．物体以相同的速率向东和向西运动，动能的大小相等、方向相反 D．当物体以不变的速率做曲线运动时其动能不断变化 AB　[动能是标量，由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关。动能具有相对性，无特别说明，一般指相对于地面的动能。故A、B正确，C、D错误。] 针对练1.两个物体质量之比为1∶4，速度大小之比为4∶1，则这两个物体的动能之比为(　　) A．1∶1 B．1∶4 C．4∶1 D．2∶1 C　[根据Ek＝mv2得，质量之比为1∶4，速度大小之比为4∶1，则动能之比为4∶1，故C正确，A、B、D错误。] 针对练2.(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，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 B．Δv＝0 C．ΔEk＝1 J D．ΔEk＝0 AD　[弄清速度的变化是矢量，而动能的变化是标量分析问题的关键。由于速度是矢量，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，故选项A、D正确。] 学生用书第