動(dòng)能和動(dòng)能定理+高一下學(xué)期物理魯科版（2019）必修第二冊(cè)+

§1.3動(dòng)能和動(dòng)能定理情境導(dǎo)入在沒有機(jī)械動(dòng)力的古代，人們利用氣流的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)帆船前進(jìn)，在當(dāng)今社會(huì)帆船除了作為交通運(yùn)輸船舶之外，也發(fā)展成了水上娛樂項(xiàng)目，競(jìng)技運(yùn)動(dòng)。那么為什么在氣流的作用下帆船能運(yùn)動(dòng)呢？運(yùn)動(dòng)的空氣能對(duì)帆船做功，說明其具有能量運(yùn)動(dòng)的物體所具有的能量——?jiǎng)幽?/p>

Ek舊知回顧物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)?實(shí)驗(yàn)探究：影響小車動(dòng)能大小的因素如圖所示，同一小車從斜面的不同高度處由靜止開始下滑，撞擊放在水平面上的木塊。可以發(fā)現(xiàn)，小車開始下滑時(shí)的高度越高，木塊被撞未后運(yùn)動(dòng)的距離越大。舊知回顧物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)?質(zhì)量不同的小車從斜面的同一高度處由靜止開始下滑，撞擊放在水平面上的木塊?？梢园l(fā)現(xiàn)，小車的質(zhì)量越大，木塊被撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離越大。舊知回顧物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)?由以上實(shí)驗(yàn)可以看出，動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。物體的質(zhì)量m

越大，速度

v越大，其動(dòng)能就越大。在物理學(xué)中，物體的動(dòng)能Ek

表示為

動(dòng)能

Ek定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量

單位：J,1kg·(m/s)2＝1kg·(m/s2)·m＝1N·m＝1J標(biāo)量：只有大小，沒有方向，取值不為負(fù)值只與質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速率有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)速度變化，動(dòng)能不一定變化；動(dòng)能變化，速度一定變化。動(dòng)能

Ek性質(zhì)1瞬時(shí)性：描述的是物體在某時(shí)刻或某位置，由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量

v是瞬時(shí)速度

2相對(duì)性：速度一般是以地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系理論推導(dǎo)：恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F

的作用下發(fā)生一段位移

L，速度由速度由v1

增加到v2

，外力做功多少？s合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系理論推導(dǎo)：恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系根據(jù)牛頓第二定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：把F和s的表達(dá)式代入W=Fs得:

s

合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究：恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系問題一：這個(gè)實(shí)驗(yàn)要測(cè)量那些物理量？問題二：如何測(cè)得這些物理量？問題三：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？作用于物體的力、物體的位移、物體的質(zhì)量及速度，求出恒力所做的功和物體的動(dòng)能，然后進(jìn)行比較用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度和位移，用天平測(cè)質(zhì)量，用鉤碼給小車提供作用力類比“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究：恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀器：小車，天平，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，交流電源，復(fù)寫紙，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，刻度尺，小盤和砝碼，細(xì)繩，導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)思路：鉤碼拉動(dòng)小車，小車的速度變化，也就是動(dòng)能變化。分析紙帶的點(diǎn)跡的分布，計(jì)算出紙帶上某兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度及對(duì)應(yīng)的動(dòng)能，兩點(diǎn)間的位移及拉力做功，對(duì)比小車動(dòng)能的變化量?Ek、拉力對(duì)小車做的功W＝Fs

(拉力近似等于鉤碼的重力)。合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究：恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系如何讓拉力近似等于鉤碼的重力？思考1：為了使細(xì)繩拉力對(duì)小車做的功即為合力功，怎么辦?GF阻FNFF2F1mgsinθ＝μmgcosθ

平衡摩擦輕推小車小車能勻速運(yùn)動(dòng)思考2：繩子拉力等于鉤碼重力的條件?M車>>m物合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究：恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)步驟：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。改變木板傾角，使小車重力沿斜木板方向的分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力，使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。用細(xì)線將木板上的小車通過一個(gè)定滑輪與懸掛的鉤碼相連，接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。改變懸掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)以上的實(shí)驗(yàn)，選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究：恒力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系數(shù)據(jù)處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)vAvCEkAEkCW第一次第二次第三次....x1x2x3x4x5x6ABC在誤差允許的范圍內(nèi)，恒力做功等于動(dòng)能的變化量。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

動(dòng)能定理

定義：合外力對(duì)物體所做的功等于動(dòng)能的變化量

合力做的功末態(tài)的動(dòng)能初態(tài)的動(dòng)能三個(gè)關(guān)系：1.數(shù)量關(guān)系：可由物體動(dòng)能變化求合力做功2.單位關(guān)系：等式兩邊單位相同，所以動(dòng)能的單位也是J3.因果關(guān)系：合外力做功是引起動(dòng)能變化的原因動(dòng)能定理

1.與運(yùn)動(dòng)的中間過程無關(guān)，只取決于初、末狀態(tài)

動(dòng)能定理

合外力做功與動(dòng)能的關(guān)系

3.合外力不做功，W=0，動(dòng)能不變合外力做功的過程就是動(dòng)能變化的過程，合外力做多少功就相應(yīng)有多少動(dòng)能發(fā)生變化動(dòng)能定理

合力與動(dòng)能的關(guān)系1.合力為0，合力必不做功，動(dòng)能必不變化2.合力不為零，合力不一定做功，動(dòng)能不一定變化3.動(dòng)能不變，合力必不做功，但合力不一定為0合力為0，動(dòng)能變化為0？合力不為0，動(dòng)能一定變化？動(dòng)能定理的應(yīng)用——?jiǎng)恿W(xué)問題1.一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0×103kg，起飛過程中從靜止開始滑跑.當(dāng)位移達(dá)到l=5.3×102m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度v=60m/s.在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的0.02倍.求飛機(jī)受到的牽引力解法一：由①②兩式可得

以飛機(jī)為研究對(duì)象，它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)且受到重力、支持力、牽引力和阻力作用動(dòng)能定理的應(yīng)用——?jiǎng)恿W(xué)問題1.一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0×103kg，起飛過程中從靜止開始滑跑.當(dāng)位移達(dá)到l=5.3×102m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度v=60m/s.在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的0.02倍.求飛機(jī)受到的牽引力以飛機(jī)為研究對(duì)象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個(gè)力做的功分別為WG=0，W支=0，W牽=Fl，W阻=-kmgl據(jù)動(dòng)能定理得：解法二：此類問題，牛頓定律和動(dòng)能定理都適用，但動(dòng)能定理更簡(jiǎn)潔明了。

動(dòng)能定理的應(yīng)用——?jiǎng)恿W(xué)問題動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)1、動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便．2、動(dòng)能定理能夠解決變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)問題，而牛頓運(yùn)動(dòng)解決這樣一類問題非常困難．應(yīng)用動(dòng)能定理解題流程明確對(duì)象受力分析運(yùn)動(dòng)分析功能分析列式求解動(dòng)能定理的應(yīng)用——?jiǎng)恿W(xué)問題2.民航客機(jī)機(jī)艙緊急出口的氣囊是一條連接出口與地面的斜面，高3.2m，長(zhǎng)5.5m，質(zhì)量是60Kg的人沿斜面滑下時(shí)所受阻力是240N，求人滑至底端時(shí)的速度mgNf動(dòng)能定理的應(yīng)用——求解曲線運(yùn)動(dòng)問題3.物體沿高H的光滑斜面從頂端由靜止下滑，求它滑到底端時(shí)的速度大小。若物體沿高H的光滑曲面從頂端由靜止下滑，結(jié)果如何？H動(dòng)能定理的應(yīng)用——求解曲線運(yùn)動(dòng)問題4.一人站在離地面5m的高處，以5m/s的速度水平拋出一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的小球，忽略空氣阻力的影響，g取10m/s2。求小球落地是速度的大小。若小球拋出方向與水平方向夾角為370落地速度多大？v0vmgv0Hv動(dòng)能定理的應(yīng)用——求解變力做功5.質(zhì)量m

為1kg的物體，從軌道的A點(diǎn)靜止下滑，軌道AB是彎曲的，且A點(diǎn)高出B點(diǎn)h=0.8m，如果物體在B點(diǎn)的速度為vB=2m/s，求物體在軌道AB上所受的摩擦力做的功。ABh動(dòng)能定理的應(yīng)用——求解變力做功6.某同學(xué)從高h(yuǎn)=5m處，以v0=8m/s拋出一個(gè)質(zhì)量m=0.5kg的皮球，測(cè)得皮球落地前瞬間速度為12m/s，求該同學(xué)拋球時(shí)所做的功和皮球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服空氣阻力做的功。動(dòng)能定理的應(yīng)用——求解多過程問題7.質(zhì)量為2kg的鐵球從2m高處掉入沙坑,下陷2cm,求鐵球在下陷過程受到沙子的平均作用力為多少?hHmgmgFf

名校學(xué)案P13