第1章 第3节 动能和动能定理-【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（鲁科版2019）

第3节　动能和动能定理 【素养目标】 物理观念 理解动能的内涵，知道动能定理的内容及表达式。 科学思维 利用牛顿运动定律和运动学公式推导出动能定理。 科学探究 利用实验探究恒力做功与动能改变的关系。 科学态度与责任 通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然科学中所蕴含的严谨的逻辑关系。 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，是状态。 3．单位：动能的国际单位是焦耳，简称焦，用符号J表示。 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。 1．判断正误 (1)动能是物体由于运动而具有的能量。(　√　) (2)动能是矢量，其方向与速度方向相同。(　×　) (3)物体的速度发生变化，其动能就一定发生变化。(　×　) (4)动能定理表达式中，等号的左边一定是合外力做的功。(　√　) (5)动能定理只适用于做匀变速直线运动的物体。(　×　) (6)动能的改变量指的是物体末状态的动能减初状态的动能。(　√　) 学生用书第11页 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　对动能和动能变化的理解 如图所示，两小车前端接触后会互相黏住。放好一个小车，使另外一个小车从某一高度滑下，撞击小车，两小车一块运动一段距离，标记好移动距离。增大撞击小车的高度，重复试验，观察两小车的移动距离，发现距离变大。增大撞击小车的质量，重复试验，观察两小车的移动距离，发现距离变大。通过以上现象，你能得出什么结论？ 提示：从以上实验可以看出，动能的大小跟运动物体的质量、运动速度有关。物体质量m越大，运动速度v越大，动能就越大。 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：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。 (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：合外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，动能减少。 (多选)关于物体的动能，下列说法中正确的是(　　) A．物体速度变化，其动能一定变化 B．物体所受的合外力为零，其动能一定不变 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，其动能一定变化也越大 BC　[若速度的方向变化而大小不变，则其动能不变化，故A错误；物体所受合外力为零，由牛顿第一定律可知速度不变，故动能不变，故B正确；物体动能变化，其速度一定发生变化，故运动状态改变，C正确；物体速度变化若仅由方向变化引起，其动能可能不变，故D错误。] 针对练1.关于物体的动能，下列说法中正确的是(　　) A．一个物体的动能可能小于零 B．一个物体的动能与参考系的选取无关 C．动能相同的物体速度一定相同 D．两质量相同的物体，若动能相同，其速度不一定相同 D　[由公式Ek＝mv2知动能不会小于零，故A错误；因v的大小与参考系的选取有关，故动能的大小也应与参考系的选取有关，故B错误；动能是标量，速度是矢量，故D正确，C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　[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。] 学生用书第12页 知识点二　探究恒力做功与动能改变的关系 如图，小车在重物的作用下，沿木板斜面匀加速下滑过程中探究恒力做功与动能改变之间的关系 (1)实验中需要测量哪些物理量？用什么器材测量？ 提示：可用天平测出，小车质量、砝码重力、用刻度尺测下落的距离、可用打点计时