《高中物理第七章机械能守恒定律7.7动能和动能定理课件新人教版必修220190222413》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第七章机械能守恒定律7.7动能和动能定理课件新人教版必修220190222413（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7 动能和动能定理 一 认识动能 物体由于运动而具有的能叫作 动能 二 探究动能与哪些因素有关 1 定性分析 1 让同一铁球从不同的高度滚下 可以看到 高度 时球把木块推得 对木块做的功 2 让质量不同的铁球从同一高度滚下 可以看到 的铁球把木块推得远 对木块做的功 3 结论 影响动能的因素有 与 大 远 多 质量大 多 速度 质量 2 定量分析 光滑水平面上停有两木块 质量m1 3kg m2 6kg 现依次用力F1 6N与F2 24N分别作用在两物块上 各自移动x 4m 分别计算完成下表 1 外力做的功W与mv2是 的 2 动能的表达式 Ek mv2 3 单位 焦耳 J 4 动能是 量 相等
2、 标量 状态 三 探究动能定理 1 推导过程 ma 2 内容 在一个过程中外力对物体做的 等于物体在这个过程中 3 表达式 W 总功 动能的变化 思考辨析 1 凡是运动的物体都具有动能 2 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 3 动能不变的物体 一定处于平衡状态 4 合力做正功 物体动能可能减小 5 运动物体所受的合外力为零 则物体的动能肯定不变 6 物体做变速运动 合外力一定不为零 动能一定变化 7 若合外力对物体做功为零 则合外力一定为零 8 物体的合外力做功 它的速度大小一定发生变化 提示 1 动能是物体由于运动而具有的能量 故运动的物体都具有动能 2
3、 速度的变化可能是大小的变化 也可能是方向的变化 3 动能不变的物体 速度方向可能改变 不一定处于平衡状态 4 合力做正功时 动能肯定增加 5 合力做功为零时 物体动能的变化为零 6 合外力不为零时 做功可能为零 动能可能不变 7 若合外力对物体做功为零 则合外力不一定为零 8 物体合外力做功 它的动能一定变化 速度也一定变化 一对动能与动能定理的理解考查角度1对动能的理解 典例1 下面有关动能的说法正确的是 A 物体只有做匀速运动时 动能才不变B 物体做平抛运动时 水平方向速度不变 物体的动能也不变C 物体做自由落体运动时 重力做功 物体的动能增加D 物体的动能变化时 速度不一定变化 速度变
4、化时 动能一定变化 解析 选C 物体只要速率不变 动能就不变 故A错误 动能是标量 不能分解 做平抛运动的物体动能逐渐增大 故B错误 物体做自由落体运动时 其合力等于重力 重力做正功 物体的动能增加 故C正确 物体的动能变化时 速度一定变化 速度变化时 动能不一定变化 故D错误 核心归纳 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 动能是标量 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 或某一时刻 的速度相对应 2 动能与速度的三种关系 1 数值关系 Ek mv2 速度v越大 动能Ek越大 2 瞬时关系
5、 动能和速度均为状态量 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 易错提醒 动能不变的物体不一定处于平衡状态 如物体做匀速圆周运动 其动能不变 但速度的方向不断变化 物体处于非平衡状态 考查角度2对动能定理的理解 典例2 关于运动物体所受的合外力 合外力做的功及动能变化的关系 下列说法正确的是 A 合外力为零 则合外力做功一定为零B 合外力做功为零 则合外力一定为零C 合外力做功越多 则动能一定越大D 动能不变 则物体合外力一定为零 解题探究 1 合力做的功与哪些
6、因素有关 提示 合力 位移 合力与位移的夹角 2 物体动能的变化原因是什么 提示 合力做功 解析 选A 由W Flcos 可知 物体所受合外力为零 合外力做功一定为零 但合外力做功为零 可能是 90 故A正确 B错误 由动能定理W Ek可知 合外力做功越多 动能变化量越大 但动能不一定越大 动能不变 合外力做功为零 但物体合外力不一定为零 C D均错误 核心归纳 关于动能定理的几点说明 1 W的含义 包含物体重力在内的所有外力所做功的代数和 2 W与 Ek的关系 合力做功是引起物体动能变化的原因 合力对物体做正功 即W 0 Ek 0 表明物体的动能增大 合力对物体做负功 即W 0 Ek 0 表
7、明物体的动能减小 如果合力对物体不做功 则动能不变 3 动能定理的实质 功能关系的一种具体体现 物体动能的改变可由合外力做功来度量 特别提醒 动能定理是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推导出来的 当物体受变力作用且做曲线运动时 可将运动过程分解成许多小段 认为物体在每小段运动中受到的都是恒力 运动的轨迹为直线 同样可推导出动能定理的表达式 因此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 过关训练 1 多选 一物体做变速运动时 下列说法正确的有 A 合外力一定对物体做功 使物体动能改变B 物体所受合外力一定不为零C 合外力一定对物体做功 但物体动能可能不变D
8、物体加速度一定不为零 解析 选B D 物体的速度发生了变化 则合外力一定不为零 加速度也一定不为零 B D正确 物体的速度变化 可能是大小不变 方向变化 故动能不一定变化 合外力不一定做功 A C错误 2 有一质量为m的木块 从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点 如图所示 如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变 则以下叙述正确的是 A 木块所受的合外力为零B 因木块所受的力都不对其做功 所以合外力做的功为零C 重力和摩擦力的合力做的功为零D 重力和摩擦力的合力为零 解析 选C 物体做曲线运动 速度方向变化 加速度不为零 故合外力不为零 A错误 速率不变 动能不变 由动能定理知 合外力做的功为零
9、而支持力始终不做功 重力做正功 所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零 但重力和摩擦力的合力不为零 C正确 B D错误 故选C 3 多选 甲 乙两个质量相同的物体 用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s 如图所示 甲在光滑面上 乙在粗糙面上 则下列关于力F对甲 乙两物体做的功和甲 乙两物体获得的动能的说法中正确的是 A 力F对甲物体做的功多B 力F对甲 乙两个物体做的功一样多C 甲物体获得的动能比乙大D 甲 乙两个物体获得的动能相同 解析 选B C 由功的公式W Flcos F s可知 两种情况下力F对甲 乙两个物体做的功一样多 A错误 B正确 根据动能定理 对甲有F
10、s Ek1 对乙有Fs Ffs Ek2 可知Ek1 Ek2 即甲物体获得的动能比乙大 C正确 D错误 补偿训练 1 多选 改变汽车的质量和速度大小 都能使汽车的动能发生变化 则下列说法中正确的是 A 质量不变 速度增大到原来的2倍 动能增大为原来的2倍B 速度不变 质量增大到原来的2倍 动能增大为原来的2倍 C 质量减半 速度增大到原来的4倍 动能增大为原来的2倍D 速度减半 质量增大到原来的4倍 动能不变 解析 选B D 动能Ek mv2 所以质量m不变 速度v增大为原来的2倍时 动能Ek增大为原来的4倍 A错误 当速度不变 质量m增大为原来的2倍时 动能Ek也增大为原来的2倍 B正确 若质
11、量减半 速度增大为原来的4倍 则动能增大为原来的8倍 C错误 速度v减半 质量增大为原来的4倍 则Ek 4m 2 mv2 Ek 即动能不变 D正确 2 物体在合外力作用下做直线运动的v t图象如图所示 下列表述正确的是 A 在0 1s内 合外力做正功B 在0 2s内 合外力总是做负功C 在1 2s内 合外力不做功D 在0 3s内 合外力总是做正功 解析 选A 由v t图知0 1s内 v增加 动能增加 由动能定理可知 合外力做正功 A正确 1 2s内v减小 动能减小 合外力做负功 可见B C D错误 二动能定理的应用考查角度1用动能定理求解动力学问题 典例1 多选 如图所示 从地面上A处竖直向上
12、抛一质量为m的小球 小球上升到B点时的动能与小球上升到最高点后返回至C点时的动能相等 B点离地面高度为h C点离地面高度为 空气阻力f 0 1mg 大小不变 重力加速度为g 则 A 小球上升的最大高度为2hB 小球上升的最大高度为4hC 小球下落过程中从B点到C点动能的增量为mghD 小球下落过程中从B点到C点动能的增量为mgh 解析 选B C 设小球由B点再上升h 到达最高点 对小球上升到B点与返回至C点之间的过程由动能定理得 mg h 0 1mg 0 解得h 3h 所以小球上升的最大高度H h h 4h B正确 下落过程中小球从B点到C点动能的增量C正确 核心归纳 1 动能定理公式中 体现
13、的 三个关系 2 一个参考系 高中阶段动能定理中的位移和速度应以地面或相对地面静止的物体为参考系 3 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 4 动力学问题两种解法的比较 易错提醒 动能定理的表达式是一个标量方程 但在应用动能定理时 需要明确各力做功的正 负 考查角度2应用动能定理分析多过程问题 典例2 如图所示装置由AB BC CD三段轨道组成 轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接 其中轨道AB CD段是光滑 的 水平轨道BC的长度s 5m 轨道CD足够长 且倾角 37 A D两点离轨道BC的高度分别为h1 4 30m h2 1 35m 现让质量为m的小滑块自 A
14、点由静止释放 已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数 0 5 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 小滑块第一次 到达D点时的速度大小 2 小滑块最终停止的位置距B点的距离 审答规范 第一步 规范审题 1 小滑块从A B C D过程中 由动能定理得mg h1 h2 mgs 0将h1 h2 s g代入得 vD 3m s 2 对小滑块运动全过程应用动能定理 设小滑块在水平轨道上运动的总路程为s总 有 mgh1 mgs总将h1 代入得 s总 8 6m故小滑块最终停止的位置距B点的距离为2s s总 1 4m 答案 1 3m s 2 1 4m 核心归纳 1 当题目中不涉
15、及a和t 而涉及F l m v等物理量时 优先考虑使用动能定理 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 当所求解的问题不涉及中间过程的速度时 也可以全过程应用动能定理求解 过关训练 1 拓展延伸 在 典例2 中 若将两斜面改为曲面 如图所示 其中BC水平 A点比BC高出10m BC长1m AB和CD轨道光滑且与BC平滑连接 一质量为1kg的物体 从A点以4m s的速度开始运动 经过BC后滑到高出C点10 3m的D点速度为零 g取10m s2 求 1 物体与BC轨道间的动摩擦因数 2 物体第5次经过B点时的速度 3 物体最后停止的位置距B点多少米 解析 1 由动能定理得 mg
16、 h H mgsBC 0 解得 0 5 2 物体第5次经过B点时 物体在BC上滑动了4次 由动能定理得mgH mg 4sBC 解得 v2 4m s 13 3m s 3 分析整个过程 由动能定理得mgH mgs 0 解得 s 21 6m 所以物体在轨道上来回运动了10次后 还有1 6m 故距B点的距离为2m 1 6m 0 4m 答案 1 0 5 2 13 3m s 3 0 4m 2 2018 全国卷 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 解析 选A 根据动能定理可得 WF Wf Ek 又知道摩擦力做负功 即Wf 0 所以木箱获得的动能一定小于拉力所做的功 选项A正确 B错误 根据WF Wf Ek 无法确定Ek与 Wf的大小关系 选项C D错误 补偿训练 1 如图所示 ABCD是一条长轨道 其中AB段是倾角为 的斜面 CD段是水平的 BC是与AB和CD都相切的一段圆弧 其长度可以略去不计 一质量为m的小滑块从A点由静止滑下 最后停在D点 现
