第8章 第3节 动能和动能定理（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版 江苏专用）

第3节　动能和动能定理(赋能课精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.理解动能和动能定理。 2.能用动能定理解释生产生活中的现象。 学考 层级 1.知道动能的定义和表达式。 2.知道动能定理的内容和表达式。 选考 层级 1.会用动能定理进行分析和计算。 2.领悟应用功的表达式、牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理的过程。 一、动能的表达式 1.定义：物体由于　　　　而具有的能量。  2.表达式：Ek=　　　　。  3.单位：与功的单位相同，在国际单位制中为　　　　。1 J=1 kg·m2·s-2。  4.特点 (1)具有瞬时性，是　　　　。  (2)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　　　　的动能。  (3)动能是　　　　，没有方向。动能没有负值，动能的大小与速度的方向无关。  [质疑辨析] 如图所示为正在空中飞行的飞机，请对以下结论作出判断： (1)运动的飞机具有的能量就是动能。 (　 ) (2)飞机的速度发生变化时，动能也发生变化。 (　 ) (3)飞机的动能发生变化时，速度一定发生了变化。 (　 ) (4)速度越大的物体，具有的动能也越大。 (　 ) 二、动能定理 1.推导：如图所示，物体的质量为m，在运动方向上受到合外力F的作用发生了一段位移x，速度由v1增加到v2，此过程合外力F做的功为W。 2.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　　　　　　　。  3.表达式：W=ΔEk=-。 4.适用范围：既适用于　　　　做功，也适用于　　　　做功；既适用于　　　　运动，也适用于　　　　运动。  [情境思考] 　　歼-15战机是我国自主研发的一款舰载战斗机，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?速度怎么变化?动能怎么变化? (2)歼-15战机着舰时，阻拦索对战斗机做什么功?战斗机的动能怎么变化? 强化点(一)　动能及动能变化 任务驱动 　 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? [要点释解明] 1.动能的“三性” 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 标量性 动能是标量，没有方向 瞬时性 动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的某一位置(或某一时刻)的速度相对应 2.动能与动能变化量的区别 (1)动能与动能变化量是两个不同的概念。 ①动能描述的是物体在某一时刻或某一位置由于运动而具有的能量，具有瞬时性，是状态量。 ②动能变化量是物体从一个状态到另一个状态的动能的变化，即对应一个过程。 (2)动能为非负值，而动能变化量有正负之分。ΔEk>0表示物体的动能增大，ΔEk<0表示物体的动能减小。 [题点全练清] 1.对于动能的理解，下列说法正确的是 (　 ) A.动能是能量的一种表现形式，运动的物体也可能不具有动能 B.动能有可能为负值 C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化 D.动能不变的物体，一定处于平衡状态 2.一物体的速度为v0时，其动能为Ek，当其速度变为2v0时，其动能变为 (　 ) A.2Ek　　　　　　　　 B.Ek C.4Ek D.Ek 3.一质量为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弹回，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰墙过程中的速度变化量和动能变化量正确的是 (　 ) A.Δv=15 m/s B.Δv=0 C.ΔEk=2.5 J D.ΔEk=0 强化点(二)　动能定理的理解 任务驱动 　 如图所示，一辆汽车正在加速上坡。 (1)图中汽车上坡过程受哪些力作用?各个力做什么功? (2)图中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? [要点释解明] 1.动能定理的理解 名词 释疑 正负关系 W>0，ΔEk>0(动力做功多)；W<0，ΔEk<0(阻力做功多) 研究对象 一般是一个物体，也可以是一个系统 过程要求 适用于全过程，也适用于某一阶段 对应关系 一个过程量(做功)对应着两个状态量(动能) 2.动能定理的三个关系 因果关系 合外力做功是物体动能变化的原因 数量关系 合外力做的功与动能变化量相等 单位关系 功与动能的单位相同，在国际单位制中都是焦耳 　　 [典例]　(2025·云南高考)如图所示，中老铁路国际旅客列车从云南某车站由静止出发，沿水平直轨道逐渐加速到144 km/h，在此过程中列车对座椅上的一高中生所做的功最接近 (　 ) A.4×105 J　　　　　　　 B.4×104 J C.4×103 J D.4×102 J 听课记录： [题点全练清] 1.手提物体上升的过程中，拉力对物体做的功为6 J，物体克服重力做的功为4 J。不计空气阻力，此过程中物体的动能 (　 ) A.增加10 J B.减小6 J C.增加2 J D.减小4 J 2.(2025·丹徒高一期中)如图，我国古代的提水机械——桔槔，通过做功提升重物。轻绳拉着水桶减速上升的过程中，拉力对水桶做功为WF，合外力对水桶做功为W，下列判断正确的是 (　 ) A.WF>0，W>0 B.WF<0，W<0 C.WF>0，W<0 D.WF<0，W>0 强化点(三)　动能定理的应用 [要点释解明] 1.应用动能定理解题的一般步骤 (1)选取研究对象(通常是单个物体)，明确它的运动过程。 (2)对研究对象进行受力分析，明确各力做功的情况，求出外力做功的代数和。 (3)明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2。 (4)列出动能定理的方程W=Ek2-Ek1，结合其他必要的辅助方程求解并验算。 2.动能定理与牛顿运动定律的比较 牛顿运动定律 动能定理 适用条件 只能研究物体在恒力作用下做直线运动的情况 对于物体在恒力或变力作用下做直线运动或曲线运动均适用 应用方法 要考虑运动过程的每一个细节 只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能 运算方法 矢量运算 代数运算 相同点 确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析 结论 应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单，不易出错 　　 [典例]　如图所示，用与水平方向成37°角的恒力F=10 N将质量为m=1 kg的物体由静止开始从A点拉到B点，在B点撤去力F，已知A、B间距L=2 m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5。g取10 m/s2，sin 37°=0.6，求撤去外力后物体还能滑行多远? 答题区(面答面评,拍照上传,现场纠错品优) [思维建模] 　　做匀变速直线运动的物体，若研究的过程中不牵扯到时间，可用运动学公式结合牛顿第二定律解题，也可用动能定理解题。一般来说，用动能定理要比运动学公式简单。 [题点全练清] 1.某同学用200 N的力将质量为0.44 kg的足球踢出，足球以10 m/s的初速度沿水平草坪滚出60 m后静止，则足球在水平草坪上滚动过程中，克服阻力做的功是 (　 ) A.4.4 J　　　　　　 B.22 J C.132 J D.12 000 J 2.(2024·安徽高考)某同学参加户外拓展活动，遵照安全规范，坐在滑板上，从高为h的粗糙斜坡顶端由静止下滑，至底端时速度为v。已知人与滑板的总质量为m，可视为质点。重力加速度大小为g，不计空气阻力。则此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为 (　 ) A.mgh B.mv2 C.mgh+mv2 D.mgh-mv2 课下请完成课时跟踪检测(二十) 第3节　动能和动能定理 一、1.运动　2.mv2　3.焦耳　4.(1)状态量　(2)地面　 (3)标量 [质疑辨析] (1)×　(2)×　(3)√　(4)× 二、1.ma　Fx　2ax　mv－mv　2.动能的变化 4．恒力　变力　直线　曲线 [情境思考] 提示：(1)合力做正功，速度变大，动能增大。 (2)做负功，动能减小。 强化点(一)　 [任务驱动]　提示：动能。与质量和速度大小有关。 [题点全练清] 1．选C　动能是普遍存在的能量的一种基本形式，运动的物体都具有动能，故A错误；根据Ek＝mv2知，质量为正值，速度的平方为正值或零，则动能不会为负值，故B错误；一定质量的物体，动能变化，则速度的大小一定变化，所以速度一定变化，但是速度变化时，有可能速度的大小不变，方向变化，所以动能不一定变化，故C正确；动能不变的物体，速度方向可能变化，则物体不一定处于平衡状态，故D错误。 2．选C　由动能的表达式Ek＝mv可知，当物体的速度增大为原来的2倍时，物体的动能Ek′＝m·(2v0)2＝4Ek，C正确。 3．选D　小球速度变化量Δv＝v2－v1＝5 m/s－(－5 m/s)＝10 m/s，小球动能的变化量ΔEk＝mv－mv＝0。故D正确。 强化点(二)　 [任务驱动]　提示：(1)汽车受重力、支持力、牵引力及阻力作用，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，汽车动能的变化量等于重力、牵引力及阻力三个力做功的代数和。 [典例]　选B　高中生的质量约为m＝50 kg，144 km/h＝40 m/s，根据动能定理有W＝mv2＝4×104 J，故选B。 [题点全练清] 1．选C　根据动能定理得ΔEk＝W＋WG＝6 J＋(－4) J＝2 J，故物体的动能增加2 J，C正确。 2．选C　水桶减速上升的过程中，水桶的位移向上，拉力方向向上，根据功的定义可知拉力对水桶做正功，即WF>0；水桶减速上升的过程中，动能减少，由动能定理可知合外力对水桶做负功，即W<0，故C正确，A、B、D错误。 强化点(三)　 [典例]　解析：解法一　牛顿运动定律法 在A→B过程中，物体受力如图所示 其中：FN＝mg－Fsin θ① 由牛顿第二定律得Fcos θ－μFN＝ma1② 设前进L＝2 m时的速度为v，则v2＝2a1L③ 撤去外力后，由牛顿第二定律得－μmg＝ma2④ 设再前进的位移为x，则0－v2＝2a2x⑤ 联立①②③④⑤式得x＝2.4 m。 解法二　动能定理法 对全程利用动能定理，恒力F作用时，物体所受摩擦力 Ff＝μ(mg－Fsin 37°)＝2 N 则FLcos 37°－FfL－μmgx＝0，解得x＝2.4 m。 答案：2.4 m [题点全练清] 1．选B　足球在水平草坪上滚动过程中，根据动能定理得Wf＝－mv2＝－×0.44×102 J＝－22 J，克服阻力做的功Wf克＝22 J，故B正确。 2．选D　人在下滑的过程中，由动能定理可得mgh－Wf＝mv2－0，可得此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为Wf＝mgh－mv2，故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $