8.3 动能和动能定理 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册.

第八章 机械能守恒定律 3 动能和动能定理 高中物理人教版（2019）必修第二册 学习目标 能运用牛顿第二定律和运动学公式推导出动能定理。 02 掌握动能的表达式和单位，知道动能是标量。 01 理解动能定理，能运用动能定理解决简单的问题。 03 动能的威力 情境导入 子弹射穿灯泡 物体动能的大小与哪些因素有关？ 质量、速度 我们进一步定量地研究动能，动能的表达式应该是怎样的呢？ 我们知道，功是能量变化的定量量度， 我们通过做功的计算来进行动能的定量研究，与上节课的思路相同。 观察与思考 动能和动能定理 1 如图所示，光滑水平面上质量为m的物体在水平恒力F的作用下向前运动了一段距离l，速度由v1增加到v2，试推导出这一过程中力F对物体做功的表达式。 答案　W=Fl = F· = F· = m-m 动能的变化量 合力做功 我们知道功是能量变化的定量量度， 确定mv2是物体的动能。 观察与思考 动 能 1 表达式 Ek= mv2 ，单位为焦耳，符号J。 2 标量 ，没有负值。 3 状态量 ，与物体的运动状态相对应。 4 相对性 选取不同的参考系，物体的速度大小不同，动能也不同，一般以地面为参考系 核心知识 动能定理 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 表达式 W= m-m 或W=Ek2-Ek1 如果物体受到几个力的共同作用，W即为合力做的功，它等于各个力做功的代数和 2 W与ΔEk的关系 ①W>0，ΔEk>0，表明物体的末动能大于初动能； ②W<0，ΔEk<0，表明物体的末动能小于初动能。 合力做功是物体动能变化的原因 核心知识 3 适用范围 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 动能定理 核心知识 (1)两质量相同的物体，动能相同，速度一定相同。(　　) (2)物体的动能不变，所受的合外力必定为零。(　　) (3)合外力对物体做功不等于零，物体的速度一定变化。(　　) × × √ 辨析 1.(2024·泰安市高一期中)改变汽车的质量和速度，就可能使汽车的动能发生改变。下列几种情况中，汽车的动能未发生变化的是 A.质量减半，速度增大到原来的2倍 B.速度减半，质量增大到原来的2倍 C.质量减半，速度增大到原来的4倍 D.速度减半，质量增大到原来的4倍 √ 例题 根据动能表达式Ek=mv2，质量减半，速度增大到原来的2倍，动能变为原来的2倍，故A错误； 速度减半，质量增大到原来的2倍，动能变为原来的，故B错误； 质量减半，速度增大到原来的4倍，动能变为原来的8倍，故C错误； 速度减半，质量增大到原来的4倍，动能保持不变，故D正确。 动能定理 的简单应用 2 　 2.如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定 A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 √ 设拉力做的功为W拉，克服摩擦力做的功为W克f，由题意知，W拉-W克f =ΔEk，则W拉>ΔEk，A项正确，B项错误；W克f与ΔEk的大小关系不确定，C、D项错误。 例题 3.质量m=6×103 kg的飞机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离l=7.2×102 m时，达到起飞速度v=60 m/s。 (1)起飞时飞机的动能是多少？ (2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？ (3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？ 答案　 (1) 1.08×107 J　 (2) 1.5×104 N　 (3) 9×102 m　　 例题 (1)飞机起飞时的动能Ek=mv2 ，代入数值解得Ek=1.08×107 J。 (2)设飞机受到的牵引力大小为F，由题意知合外力大小为F， 由动能定理得Fl=Ek-0，代入数值得F=1.5×104 N。 (3)设飞机的滑行距离为l'，滑行过程中受到的平均阻力大小为Ff， 由动能定理得(F-Ff)l'=Ek-0 解得l'=9×102 m。 应用动能定理解题的一般步骤 确定研究对象，明确研究过程 受力分析，求各个力做功的代数和 明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2 列出动能定理的方程W=Ek2-Ek1 总结提升 　 4.如图，斜面末端B点与水平面平滑相接，现将一质量m=2 kg、可视为质点的物块在距水平面高h=0.5 m处的A点以一定初速度释放(速度方向沿斜面向下)，物块运动到水平面上距B点s=1.6 m处的C点停下，已知斜面光滑，物块与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5，其他阻力忽略不计，g取10 m/s2。 (1)求物块到达B点时的速度大小； (2)求物块在A点的动能； (3)若赋予物块向左的水平初速度，使其从C点恰 好到达A点，求水平初速度大小(结果可带根号)。 答案　 (1) 4 m/s　 (2) 6 J　 (3) m/s　　 例题 (1)物块从B点到C点由动能定理可得-μmgs=0-m 解得vB=4 m/s (2)物块从A点到B点由动能定理可得mgh=m-EkA 解得EkA=6 J (3)设水平初速度大小为v， 从C点到A点由动能定理可得-μmgs-mgh=0-mv2 解得v= m/s。 5.(多选)一物体静止在粗糙水平地面上。现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度为v。若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后其速度为2v。对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，W克f1、W克f2分别表示物体前、后两次克服摩擦力所做的功，则 A.WF2>4WF1 B.WF2<4WF1 C.W克f2=2W克f1 D.W克f2<2W克f1 √ √ 例题 物体做匀加速运动，两次运动时间相同，则第二次运动位移为第一次运动位移的2倍，又两次运动滑动摩擦力相同，则W克f2=2W克f1；由WF-W克f=ΔEk，ΔEk2=4ΔEk1，WF2=ΔEk2+W克f2=4ΔEk1+2W克f1，WF1=ΔEk1+ W克f1，则4WF1>WF2，故B、C正确。   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的情况均适用 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 动能定理的优越性   牛顿运动定律 动能定理 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 总结提升 表达式： Ek= mv2 标量，没有负数 适用范围广：能处理变力物体和曲线运动 计算简单：多过程问题可列一个方程求解 表达式： W= m-m W即为合力做的功，等于各个力做功的代数和 动 能 动能定理 优越性 课堂小结 谢谢 $