第八章 机械能守恒定律 3　动能和动能定理 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版必修二

3　动能和动能定理 [学习目标]　 1.掌握动能的表达式和单位，知道动能是标量(重点)。 2.能运用牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理，理解动能定理的物理意义(重点)。 3.能运用动能定理解决简单的问题(重难点)。 一、动能和动能定理 如图所示，光滑水平面上质量为m的物体在水平恒力F的作用下向前运动了一段距离l，速度由v1增加到v2，试推导出这一过程中力F对物体做功的表达式。 _____ _____ 1．动能 (1)动能的表达式Ek＝_____。其单位与_____的单位相同，在国际单位制中为_____，符号为_____。 (2)动能是_____量，没有负值。 (3)动能是状态量，与物体的运动状态相对应。 (4)动能具有相对性，选取不同的参考系，物体的速度大小不同，动能也不同，一般以地面为参考系。 2．动能定理 (1)力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中_____。 表达式：W＝_____，也可写成W＝Ek2－Ek1。 (2)W与ΔEk的关系：合力做功是物体动能变化的原因。 ①合力对物体做正功，即W>0，ΔEk>0，表明物体的末动能大于初动能； ②合力对物体做负功，即W<0，ΔEk<0，表明物体的末动能小于初动能。 (3)物体动能的改变可由合力做功来度量。 1．合外力对物体做功，物体的速度一定变化吗？物体的速度变化，合外力一定对物体做功吗？ _____ _____ 2．动能定理是物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下推导出来的，对于物体受变力作用、做曲线运动的情况，动能定理是否成立？ _____ (1)凡是运动的物体都具有动能。(　　) (2)两质量相同的物体，动能相同，速度一定相同。(　　) (3)物体的动能不变，所受的合外力必定为零。(　　) (4)利用动能定理只能求速度大小不能求速度方向。(　　) (5)如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示这几个力的合力做的功。(　　) 例1　质量10 g、以0.80 km/s的速度飞行的子弹与质量62 kg、以10 m/s的速度奔跑的运动员相比(　　) A．运动员的动能较大 B．子弹的动能较大 C．二者的动能一样大 D．无法比较它们的动能 二、动能定理的简单应用 如图所示，质量为m的物块从固定斜面顶端由静止滑下，已知斜面倾角为θ，物块与斜面之间的动摩擦因数为μ，斜面高为h，重力加速度为g。 (1)物块在下滑过程中受哪些力的作用？各个力做的功分别为多少？ (2)物块的动能怎样变化？物块到达斜面底端时的速度为多大？ _____ _____ 应用动能定理解题的一般步骤： 例2　质量m＝6×103 kg的飞机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离l＝7.2×102 m时，达到起飞速度v＝60 m/s。 (1)起飞时飞机的动能是多少？ (2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？ _____ _____ _____ _____ (3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？ _____ _____ _____ _____ 例3　一人用力踢质量为1 kg的足球，使球由静止以20 m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球平均作用力大小是200 N，球在水平方向运动30 m停止。那么人对球所做的功为(　　) A．20 J B．200 J C．300 J D．6 000 J 例4　如图，斜面末端B点与水平面平滑相接，现将一质量m＝2 kg、可视为质点的物块在距水平地面高h＝0.5 m处的A点以一定初速度释放(速度方向沿斜面向下)，物块运动到水平面上距B点s＝1.6 m处的C点停下，已知斜面光滑，物块与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其他阻力忽略不计。(g＝10 m/s2) (1)求物块到达B点时的速度大小； _____ _____ _____ _____ (2)求物块在A点的动能； (3)若赋予物块向左的水平初速度，使其从C点恰好到达A点，求水平初速度大小(结果可带根号)。 _____ _____ _____ _____ 动能定理的优越性 牛顿运动定律 动能定 ... ...