2024年高中物理新教材同步 必修第二冊學(xué)習筆記第8章 3　動能和動能定理

3動能和動能定理[學(xué)習目標]1.掌握動能的表達式和單位，知道動能是標量(重點)。2.能運用牛頓第二定律與運動學(xué)公式推導(dǎo)出動能定理，理解動能定理的物理意義(重點)。3.能運用動能定理解決簡單的問題(重難點)。一、動能和動能定理如圖所示，光滑水平面上質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下向前運動了一段距離l，速度由v1增加到v2。試推導(dǎo)出力F對物體做功的表達式。________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．動能(1)動能的表達式Ek＝________。其單位與________的單位相同，在國際單位制中為________，符號為________。(2)動能是________量，沒有負值。(3)動能是狀態(tài)量，與物體的運動狀態(tài)相對應(yīng)。(4)動能具有相對性，選取不同的參考系，物體的速度大小不同，動能也不同，一般以地面為參考系。2．動能定理(1)力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中____________。表達式：W＝______________，也可寫成W＝Ek2－Ek1。(2)W與ΔEk的關(guān)系：合力做功是物體動能變化的原因。①合力對物體做正功，即W>0，ΔEk>0，表明物體的末動能大于初動能；②合力對物體做負功，即W<0，ΔEk<0，表明物體的末動能小于初動能。(3)物體動能的改變可由合力做功來度量。1．合外力對物體做功，物體的速度一定變化嗎？物體的速度變化，合外力一定對物體做功嗎？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．動能定理是物體受恒力作用，并且做直線運動的情況下推導(dǎo)出來的，對于物體受變力作用、做曲線運動的情況，動能定理是否成立？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)凡是運動的物體都具有動能。()(2)兩質(zhì)量相同的物體，動能相同，速度一定相同。()(3)物體的動能不變，所受的合外力必定為零。()(4)利用動能定理只能求速度大小不能求速度方向。()(5)如果物體受到幾個力的作用，動能定理中的W表示這幾個力的合力做的功。()例1(2022·呂梁市測試)質(zhì)量10g、以0.80km/s的速度飛行的子彈與質(zhì)量62kg、以10m/s的速度奔跑的運動員相比()A．運動員的動能較大B．子彈的動能較大C．二者的動能一樣大D．無法比較它們的動能二、動能定理的簡單應(yīng)用如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從固定斜面頂端由靜止滑下，已知斜面傾角為θ，物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ，斜面高為h，重力加速度為g。(1)物塊在下滑過程中受哪些力的作用？各個力做的功分別為多少？(2)物塊的動能怎樣變化？物塊到達斜面底端時的速度為多大？________________________________________________________________________________________________________________________________________________應(yīng)用動能定理解題的一般步驟：例2(2023·西安市鐵一中學(xué)高一期末)一人用力踢質(zhì)量為1kg的足球，使球由靜止以20m/s的速度飛出，假定人踢球瞬間對球平均作用力大小是200N，球在水平方向運動30m停止。那么人對球所做的功為()A．20JB．200JC．300JD．6000J例3質(zhì)量m＝6×103kg的客機，從靜止開始沿平直的跑道勻加速滑行，當滑行距離l＝7.2×102m時，達到起飛速度v＝60m/s。(1)起飛時飛機的動能是多少？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)若不計滑行過程中所受的阻力，則飛機受到的牽引力為多大？(3)若滑行過程中受到的平均阻力大小為3.0×103N，牽引力與第(2)問中求得的值相等，則要達到上述起飛速度，飛機的滑行距離應(yīng)為多大？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例4(2022·榆林市第十中學(xué)高一期中)如圖，斜面末端B點與水平面平滑相接，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝2kg、可視為質(zhì)點的物塊在距水平地面高h＝0.5m處的A點以一定初速度釋放(速度方向沿斜面向下)，物塊運動到水平面上距B點s＝1.6m處的C點停下，已知斜面光滑，物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，其他阻力忽略不計。(g＝10m/s2)(1)求物塊到達B點時的速度大??；(2)求物塊在A點的動能；(3)若賦予物塊向左的水平初速度，使其從C點恰好到達A點，求水平初速度大小(結(jié)果可帶根號)。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________動能定理的優(yōu)越性牛頓運動定律動能定理適用