第8章 3 动能和动能定理(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第二册（人教版2019）

3　动能和动能定理 必备知识 清单破 知识点 1 知识点 1 动能 1.定义:物体由于运动而具有的能量叫作动能。 2.表达式:Ek= mv2。 3.特点 (1)动能与某个状态相对应,具有瞬时性。 (2)动能具有相对性,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,只有大小,没有方向。 1.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。 2.表达式:  3.适用范围:动能定理既适用于恒力做功,也适用于变力做功;既适用于直线运动,也适用于曲 线运动。 知识点 1 知识点 2 动能定理 知识辨析 1.速度大的物体动能也大吗? 2.物体的速度发生变化,合外力做的功一定不等于零吗? 3.合外力不为零,物体的动能一定变化吗? 一语破的 1.不一定。物体的动能与质量和速度两个因素有关。 2.不一定。若物体的速度方向发生变化,而速度大小不变,则其动能不变,合外力做功就等于 零。 3.不一定。合外力虽然不为零,但有可能不做功,例如,匀速圆周运动中,向心力不做功,物体的 动能不变化。 1.对动能定理的理解 (1)因果关系:力对物体做功是引起物体动能变化的原因,合力做功的过程实质上是其他形式 的能与动能相互转化的过程。合力做正功,物体动能增加,其他形式的能转化为动能;合力做 负功,物体动能减少,动能转化为其他形式的能。 (2)等值关系:物体动能的变化量等于合力对它做的功,即W=W1+W2+…+Wn=ΔEk=Ek2-Ek1。 2.动能定理的简单应用 (1)优先选用动能定理的情况 动能定理对应的是一个过程,只涉及物体的初、末状态的动能和整个过程中合力做的功,无 需关心中间运动过程的细节,而且功和能都是标量,无方向性,计算方便。因此: 关键能力 定点破 定点 动能定理的理解和简单应用 ①当题目不涉及加速度a和运动时间t,而涉及F、l、m、v、W、Ek等物理量时,优先考虑使用 动能定理。 ②求变力做的功或曲线运动中的能量问题时,优先考虑动能定理。 ③有多个运动过程且不需要研究整个过程的中间状态时,优先考虑动能定理。 (2)应用动能定理解题的步骤 ①确定研究对象和研究过程:分析研究对象在对应运动过程中的运动性质及特点,即分析物 体的受力情况,确定哪些力是恒力,哪些力是变力,写出恒力做功的表达式,如果是变力,用相应 的功的符号表示出变力所做的功。 ②明确物体运动的初、末状态,求出初、末动能,进而确定动能的变化量。 ③应用动能定理列方程求解,并讨论最终结果。 3.应用动能定理的技巧 (1)应用动能定理的关键在于准确分析研究对象的受力情况及运动情况,可以画出运动过程 的草图,借助草图理解物理过程中物理量之间的关系。 (2)当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能定理求解,也可以全过程应用动能定 理求解。 (3)根据动能定理列方程时,必须明确各力做功的正、负,实在难以判断的,先假定做正功,最后 根据结果加以检验。 典例　如图所示是公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石【1】,其作用是供下坡的汽 车在刹车失灵的情况下避险。质量m=2.0×103 kg的汽车沿下坡公路行驶,当驾驶员发现刹车 失灵的同时发动机失去动力【2】,此时速度表示数v1=36 km/h,汽车继续沿下坡公路匀加速直 行l=350 m、下降高度h=50 m时到达“避险车道”,此时速度表示数v2=72 km/h。(重力加速 度g取10 m/s2)   (1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量; (2)求汽车在下坡过程中所受的阻力; (3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路 上的3倍,求汽车在“避险车道”上运动的最大位移。(sin 17°≈0.3) 信息提取 【1】【2】汽车的牵引力为零,只有重力、阻力对汽车做功。 思路点拨 (1)由动能的表达式【3】求出从发现汽车刹车失灵至到达“避险车道”这一过程中汽车的 初、末动能,得到动能的变化量。 (2)刹车失灵后汽车下坡过程中只有重力和阻力做功,由动能定理【4】可求得阻力大小。 (3)汽车在“避险车道”向上运动的过程中,重力、阻力对汽车做功,初、末动能已知,由动能 定理求最大位移。 解析    (1)发现汽车刹车失灵时汽车的速度v1=36 km/h=10 m/s,动能Ek1= m =1×105 J 汽车到达“避险车道”时的速度v2=72 km/h=20 m/s,动能Ek2= m =4×105 J(由【3】得到) 则动能的变化量ΔEk=Ek2-Ek1=3.0×105 J (2)刹车失灵后汽车下坡过程中,有mgh-Ffl=ΔEk(由【4】得到) 得Ff= =2.0×103 N (3)设汽车在“避险车道”上运动的最大位移是x,初动能为Ek2=4.0×105 J,末动能为0,由动能定 理得 -(mg sin 17°+3Ff)x=0-Ek2 得x= ≈33.3 m 答案    (1)3.0×105 J    (2)2.0×103 N (3)33.3 m $$