1、2.4.4 动能 动能定理,一、动能 观图助学,如图所示，是古代战争中攻击城门的战车，战车上装有一根质量很大的圆木，有很多士兵推着以很大的速度撞击城门，轻而易举地将城门撞破。圆木的质量很大，速度很大时，是为了增加圆木的什么能？,人用铁锤打击石头时为什么要用质量较大的铁锤，还要高高抡起来？这样可以增大铁锤打击石头时的什么能？,1.定义物体由于_而具有的能量。 2.表达式,Ek_。,运动,3.单位与功的单位相同，国际单位为_。1 J_。,焦耳,1 kgm2s2,4.物理量特点(1)具有瞬时性，是_。(2)具有相对性，选取不同的参考系，同一物体的动能一般不同，通常是指物体相对于_的动能。(3)是_，
2、没有方向，Ek0。 理解概念判断下列说法是否正确。(1)两个物体中，速度大的动能也大。( )(2)某物体的速度加倍，它的动能也加倍。( )(3)物体的速度发生变化，其动能一定发生变化。( )(4)做匀速圆周运动的物体的动能保持不变。( ),状态量,地面,标量,二、合外力做功和物体动能的变化 观图助学,2018年5月13日，我国002航母开始第一次海试，如图甲所示。歼15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机，已经实现了在“辽宁舰”上各种训练，形成战斗力，如图乙所示为正在起飞的歼15战机： (1)歼15战机起飞时，合力做什么功？速度怎么变化？动能怎么变化？ (2)歼15战机着舰时，阻拦索对战斗机做
3、什么功？战斗机的动能怎么变化？,1.推导：如图所示，物体的质量为m，在运动方向上受到合外力F的作用发生了一段位移x，速度由v1增加到v2，此过程合外力F做的功为W。,Ma,Fx,2ax,2.内容：合外力所做的功等于物体_。 3.表达式：WEk_。 4.适用范围：既适用于_做功，也适用于_做功；既适用于_运动，也适用于_运动。 理解概念判断下列说法是否正确。(1)外力对物体做功，物体的动能一定增加。( )(2)动能定理中的W为合力做的功。( )(3)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。( )(4)物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。( )(5)物体的动能增加，合外力做正功。( ),动
4、能的变化,Ek2Ek1,恒力,变力,直线,曲线,对动能和动能定理的理解,观察探究如图1所示，一辆汽车正在上坡路上加速行驶。,图1,(1)汽车上坡过程受哪些力作用？各个力做什么功？ (2)汽车的动能怎样变化？其动能的变化与各个力做功有什么关系？ 答案 (1)汽车受重力、支持力牵引力及路面的阻力作用，上坡过程中牵引力做正功，重力、阻力做负功，支持力不做功。 (2)由于汽车加速上坡，其动能增大，汽车动能的变化等于重力、牵引力及路面的阻力三个力做功的代数和。,探究归纳 1.动能变化量的理解(1)表达式：EkEk2Ek1。(2)物理意义：Ek0，表示动能增加；Ek0，表示动能减少。(3)变化原因：力对物
5、体做功是引起物体动能变化的原因，合力做正功，动能增加，合力做负功，动能则减少。,2.动能定理的理解(1)表达式：WEkEk2Ek1，式中的W为合外力对物体所做的总功。(2)研究对象及过程：动能定理的研究对象可以是单个物体，也可以是相对静止的系统。动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段，也可以是运动全过程。(3)普遍性：既适用于恒力做功，也适用于变力做功；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。(4)实质：揭示了力对物体做的总功与物体动能变化的关系。,试题案例 例1 关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，下列说法正确的是( )A.物体做变速运动，合外力一定不
6、为零，动能一定变化B.若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零C.合外力对物体做功，它的速度大小一定发生变化D.物体的动能不变，所受的合外力必定为零解析 力是改变物体速度的原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，A、B错误；合外力对物体做功，它的动能一定变化，速度大小也一定变化，C正确；物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误。答案 C,动能与速度的变化关系 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。,针对训练1 (多选)质量
7、为m的物体在水平力F的作用下由静止开始在光滑地面上运动，前进一段距离之后速度大小为v，再前进一段距离使物体的速度增大为2v，则( )A.第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量B.第二过程的动能增量是第一过程动能增量的3倍C.第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功D.第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的2倍,答案 AB,动能定理的应用,要点归纳 1.应用动能定理解题的注意事项(1)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。(2)应用动能定理的关键在于准确分析研究对象的受力情况及运动情况，可以画出运动过程的草图，借助草图理解物理过程之
8、间的关系。(3)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；也可以全过程应用动能定理。(4)列动能定理方程时，必须明确各力做功的正、负，确实难以判断的先假定为正功，最后根据结果加以检验。,2.应用动能定理与牛顿第二定律的比较,试题案例 例2 如图2所示，物体在离斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37。求物体能在水平面上滑行的距离。(sin 370.6，cos 370.8),图2,解析 对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示。,答案 3.5 m,应用动能定理解题的步骤 (1)确定研究对象和研究过程(
9、研究对象一般为单个物体或相对静止的物体组成的系统)。 (2)对研究对象进行受力分析及做功分析。 (3)确定合外力对物体做的功(注意功的正负)。 (4)确定物体的初、末动能(注意动能增量是末动能减初动能)。 (5)根据动能定理列式、求解。,例3 一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图3所示。则力F所做的功为( ),A.mglcos B.Flsin C.mgl(1cos ) D.Fl(1sin ),图3,解析 小球的运动过程是缓慢的，因而小球任何时刻均可看作是平衡状态，力F的大小在不断变化，F做功是变力做功。小球上升过程只有重力mg和F这两个力做功，由动能定理得mg(llcos )WF0，所以WFmgl(1cos )。 答案 C,针对训练2 (2018靖江高一检测)如图4所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为3m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g，不计空气阻力)( ),图4,答案 B,
