2021年高中物理(新教材)鲁科版必修第二册课件:第1章 第3节 动能和动能定理.pptx
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1、第3节 动能和动能定理 学习目标 思维导图 1.知道动能的定义和表 达式,会计算物体的动能。 2.会用牛顿第二定律与 运动学公式推导动能定 理,理解动能定理的含义。 3.能用动能定理进行相 关分析与计算。 必备知识 自我检测 一、动能 1.定义:物体因运动而具有的能量。 2.表达式:Ek= mv2。 3.单位:和功的单位相同,在国际单位制中都是焦耳。这是因为1 kg m2/s2=1 N m=1 J。 4.动能是标量。 1 2 必备知识 自我检测 二、动能定理 1.推导:如图所示,质量为m的某物体初速度为v1,在与运动方向相同 的合外力F的作用下发生了一段位移s,速度由v1增加到v2。合外力F
2、做的功与物体动能变化的关系推导如下: 由牛顿第二定律得 F=ma,又由运动学公式 s=2 2-12 2 。 得 Fs=1 2 22 1 2 12。 2.内容:合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量。 3.公式:W=Ek2-Ek1,其中W为合外力做的功。 4.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。 必备知识 自我检测 1.正误辨析 (1)某物体的速度加倍,它的动能也加倍。( ) 解析:由Ek= mv2知,某物体的速度加倍,它的动能变为原来的4倍。 答案: (2)合外力为零,物体的动能一定不会变化。( ) 答案: (3)合外力不为零,物体的动能一定会
3、变化。( ) 解析:合外力不为零,合外力做功可能为零,此时物体的动能不会变 化。 答案: (4)物体的合外力做正功,则它的动能一定增加。( ) 答案: 1 2 必备知识 自我检测 2.在光滑水平面上,质量为2 kg的物体以2 m/s的速度向东运动,当对 它施加一向西的力使它停下来,则该外力对物体做的功是( ) A.-16 J B.-8 J C.-4 J D.0 解析:根据动能定理可知,合外力做的功等于动能的变化即 W=0- mv2=-4 J。 答案:C 1 2 问题一 问题二 问题三 随堂检测 对动能及动能变化的理解对动能及动能变化的理解 情境导引 如图是探究动能的大小与哪些因素有关的实验,图
4、中A球的质量大 于B球的质量。让小球从光滑斜面上滚下,静止在地面上的纸盒被 碰后,滑行一段距离停下来。由此实验你认为物体的动能可能与哪 些因素有关? 问题一 问题二 问题三 随堂检测 要点提示:甲与乙两实验中两球的质量相同,到达底端的速度不同, 根据被碰纸盒的滑行距离可知,小球的动能与其速度有关;甲与丙 两实验中两球到达底端的速度相同,两球质量不同,根据被碰纸盒 的滑行距离可知,小球的动能与其质量有关。 问题一 问题二 问题三 随堂检测 知识点拨 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,
5、没有负值。 (3)状态量:动能是表示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。 问题一 问题二 问题三 随堂检测 (1)表达式:Ek=Ek2-Ek1,即末动能减初动能。 (2)物理意义:Ek0,表示动能增加;Ek0,表示动能减少; Ek=0,表示动能不变。 (3)变化原因:物体动能变化是因为合外力做功。合外力做正功则 动能增加,合外力做负功则动能减少。 (4)过程量:对应物体从一个状态到另一个状态的动能变化过程。 画龙点睛 物体速度变化(如速度的大小不变、方向变化),物体的动 能不一定变化。而动能变化,速度一定变化。 问题一 问题二 问题三 随堂检测 实例引导 例1
6、(多选)关于动能的理解,下列说法正确的是( ) A.凡是运动的物体都具有动能 B.动能可以为负值 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 解析:动能是物体由于运动而具有的能量,所以运动的物体都具有 动能,A正确;动能不可能为负值,故B错误;由于速度为矢量,当速度 方向变化时,若其速度大小不变,则动能并不改变,故C正确;物体动 能不变,可能是速度大小不变而速度方向变化,速度方向变化时,物 体并不处于平衡状态,D错误。 答案:AC 问题一 问题二 问题三 随堂检测 规律方法 动能与速度的三种关系 (1)数值关系:Ek= m
7、v2,速度v越大,动能Ek越大。 (2)瞬时关系:动能与速度均为状态量,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。 1 2 问题一 问题二 问题三 随堂检测 变式训练1(多选)在下列几种情况中,甲、乙两物体的动能相等的是 ( ) A.甲的速度是乙的2倍,乙的质量是甲的2倍 B.甲的质量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍 C.甲的质量是乙的4倍,乙的速度是甲的2倍 D.质量相同,速度大小也相同,但甲向东运动,乙向西运动 解析:动能是状态量,它本身是一个标量,没有
8、方向。根据动能的表 达式Ek= mv2可知,如果甲的速度是乙的两倍,质量应为乙的 ,故A 错;同理可判断B错,C对;又因动能是标量,没有方向,所以D对。 答案:CD 1 2 1 4 问题一 问题二 问题三 随堂检测 对动能定理的理解对动能定理的理解 情境导引 在平直公路上,质量为m的汽车由静止开始做匀加速直线运动,经过 路程s,速度为v。 关于汽车动能的变化和力做功的关系,有以下观点,你认为哪种观 点正确? (1)牵引力的功 Fs=1 2mv 2; (2)牵引力和阻力的总功 Fs-fs=1 2mv 2。 要点提示:合外力的功是引起物体动能变化的原因,合外力的功等 于动能的变化,观点(2)正确。
9、 问题一 问题二 问题三 随堂检测 知识点拨 对动能定理的理解 研究 过程 运动过程中的某一阶段或运动全过程 表达 式 W=Ek2-Ek1 公式中W是合外力的功,不是某个力的功。 Ek2、Ek1分别是末动能和初动能,Ek2可能大于、小于或 等于Ek1。 W、Ek2、Ek1中的位移和速度必须是相对于同一参考 系,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系 因果 关系 合外力对物体做功是引起物体动能变化的原因。 合外力做正功时,动能增大; 合外力做负功时,动能减小 普遍 性 适用于恒力、变力做功,直线、曲线运动 问题一 问题二 问题三 随堂检测 优势 动能定理对应的是一个过程,它只涉及物体初、末状态的
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