新教材2023高中物理第八章机械能守恒定律8.3动能和动能定理课件新人教版必修第二册

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第八章 机械能守恒定律3　动能和动能定理知识点一　动能的表达式1.探究动能的大小与哪些因素有关的实验如图所示.图中A球的质量大于B球的质量,让小球从斜面上由静止滚下,静止在地面上的纸盒被碰后,滑行一段距离停下来.答案:甲、乙两实验中两球的质量相同,由于甲中球释放的高度较大,因此小球到达底端的速度大,甲中纸盒滑行的距离远.这说明甲实验中球碰纸盒时的动能大,动能大小与速度大小有关.(1)甲、乙两实验中球的质量相同,哪个实验中球到达底部的速度大?哪个实验中纸盒滑行的距离远?这说明什么?(2)甲、丙两实验中球释放的高度相同,A球的质量大于B球的质量,哪个实验中纸盒滑行的距离远?这说明什么?答案:甲实验中的纸盒滑行的距离远.这说明甲中球碰纸盒时的动能大,动能大小与质量大小有关.(3)试着总结物体的动能与哪些因素有关.答案:物体的动能与物体的质量、速度有关.同一物体,速度越大,动能越大;同样的速度,质量越大的物体动能越大.2.动能.(1)动能是指物体由于 而具有的能量.(2)表达式: ,式中v是瞬时速度.(3)单位:与功的单位相同,国际单位制的单位都是 ,符号为 J.1 J=1 kg·(m2·s-2)=1 N·m.(4)特点.①具有瞬时性,是 ,与某一时刻(或位置)相对应.②具有相对性,选取不同的参考系,同一物体的动能一般 ,一般是指相对于 的动能.③矢标性:是 ,没有方向,Ek>0.运动 焦耳状态量不同地面标量知识点二　动能定理1.推导过程. 动能的变化Ek2-Ek1 合力代数和增加减少1.两个物体中,速度大的动能也大.(　　)2.物体的速度发生变化,其动能一定发生变化.(　　)3.一定质量的物体的动能变化,速度一定变化.(　　)4.合力做功不等于0,物体的动能一定变化.(　　)5.做匀速圆周运动的物体的动能保持不变.(　　)6.动能不变的物体一定处于平衡状态.(　　)7.物体的速度发生变化,合力做功一定不等于0.(　　)××√√√××探究一　动能的表达式在光滑水平面上有一个质量为m的物体,在与运动方向相同的恒力F作用下发生一段位移,速度由v1增加到v2,如图所示.1.速度由v1增加到v2时,物体运动的位移l如何表示? 2.此过程中,恒力F对物体做功为多少?   1.动能的“三性”.(1)相对性:选取不同的参考系,物体的速度可能不同,动能也可能不同,一般选地面为参考系.(2)标量性:动能只有大小,没有方向.(3)状态量:动能是表征物体运动状态的物理量,与物体的运动状态相对应. 【典例1】 (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,则小球碰墙过程中的速度变化量和动能变化量分别是(　　)A.Δv=10 m/s　　　　 　B.Δv=0C.ΔEk=1 J D.ΔEk=0 答案:AD 探究二　动能定理一架喷气式飞机,质量m=5.0×103 kg,起飞过程中从静止开始滑跑.当位移达到l=5.3×102 m时,速度达到起飞速度v=60 m/s.在此过程中,飞机受到的平均阻力是飞机重力的2%,飞机受到的平均牵引力F牵=1.8×104 N.g取10 m/s2.1.飞机起飞时的动能多大?起飞过程中动能变化量是多少? 2. 飞机所受的合力是多大?合力做功是多少?答案:飞机所受的合力F合=F牵-F阻=(1.8×104-0.02×5.0×103×10) N=1.7×104 N,合力做功W=F合l=9.01×106 J.3.结合动能表达式的推导和上面的分析,合力做功与动能变化量之间有什么关系?答案:合力对物体所做的功与物体动能的变化量相等. (2)因果关系:合力对物体做功是引起物体动能变化的原因,合力做功的过程实际上是其他形式的能与动能相互转化的过程,转化了多少能由合力做了多少功来度量.(3)普遍性:动能定理既适用于恒力做功的情况,也适用于变力做功的情况;既适用于物体做直线运动的情况,也适用于物体做曲线运动的情况.【典例2】下列关于运动物体所受合力做功和动能变化的关系正确的是(　　)A.如果物体所受合力为0,则合力对物体做的功一定为0B.如果合力对物体所做的功为0,则合力一定为0C.物体在合力作用下做变速运动,动能一定发生变化D.物体的动能不变,所受合力一定为0解析:物体所受合力为0,合力对物体做的功一定为0,选项A正确;合力做的功为0,但合力不一定为0,例如物体的合力和运动方向垂直时,合力不做功,选项B错误;物体做变速运动,可能是速度方向变化而速度大小不变,所以做变速运动的物体,动能可能不变,选项C错误;物体动能不变,只能说明合力不做功,但合力不一定为0,例如做匀速圆周运动的物体,动能不变,但合力不为0,选项D错误.答案:A探究三　动能定理的应用一个质量为m的小球,用长为 l的轻绳悬挂于O点,小球在水平拉力F的作用下,从最低点P点缓慢移动到Q点,轻绳与竖直方向的夹角为θ,如图所示.答案:球沿圆周缓慢移动,在各个位置均处于平衡状态,F=mgtan θ,θ不断增大,F也不断增大,F是变力.1.拉力F是恒力,还是变力?2.F所做的功能不能表示为Flsin θ?为什么?答案:由于F是变力,F所做的功不能用功的公式直接求解,所以F所做的功不能表示为Flsin θ.3.应该如何计算F所做的功?答案:可以用动能定理求解F所做的功,设F的功为WF,重力为恒力且做负功,绳的拉力始终与运动方向垂直,不做功,根据动能定理有WF-mgl(1-cos θ)=0,解得WF=mgl(1-cos θ).动力学问题的两种解法.通过对比可以看出,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. (1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小;(2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小;(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s,求水平滑轨的最短长度l2. 答案:(1)2 m/s2　(2)4 m/s　(3)2.7 m (1)求小球滑到B点时,小球速度vB的大小;(2)小球通过光滑的水平面BC滑上固定曲面,恰好能到达最高点D,D到地面的高度为h,已知h