1.3动能和动能定理（教学课件）(共30张PPT)-2024-2025学年鲁科版（2019）高中物理必修第二册

(共30张PPT)
第三节 动能和动能定理
高中物理鲁科版（2019）必修第二册
教学课件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第一章 功和机械能
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素养目标
新课讲解
新课导入
经典例题
目录
CONTENTS
PART.2
PART.4
课堂练习
课堂小结
素养目标
1.理解动能的内涵，能用动能定理解决一些相关的实际问题。
2.能利用动能定理解决动力学问题和变力做功问题。
3.能通过理论推导得出动能定理的内容。
新课导入
风力发电是一种重要的节能方法，风力发电的效率与哪些因素有关？
龙卷风具有巨大的能量，可以拔起大树、掀翻汽车、摧毁房屋。龙卷风给人类带来了极大的灾难，龙卷风为什么具有那么大的能量呢？
新课讲解
New lesson explanation
新课讲解
一、动能
1.定义：物理学中把物体因运动而具有的能量称为动能。
（物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半）
飞出炮膛的炮弹
飞行的子弹
行驶的汽车
行驶的汽车、飞行的炮弹、行驶的火箭等，都具有一定的动能。
动能的大小与什么有关？
新课讲解
探究：影响小车动能大小的因素
从不同高度由静止释放的小球去碰撞静止在水平桌面上的物块，木块被撞击后开始运动，最终停下来。可以发现，小车开始下滑时的高度越高，木块被撞未后运动的距离越大。
质量不同的小车从斜面的同一高度处由静止开始下滑，撞击放在水平面上的木块。可以发现，小车的质量越大，木块被撞击后运动的距离越大。
新课讲解
由以上实验可以看出，动能的大小与物体的质量和运动速度有关。物体的质量 m 越大，速度v越大，其动能就越大。在物理学中，物体的动能 Ek 表示为
Ek＝mv2
新课讲解
2.表达式：
6.状态量:对应某一时刻或某一位置，动能具有相对性。
4.动能是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，这是因为：1kg（m/s）2 ＝1N·m＝1 J
3.动能只有正值 只与速度的大小有关，而与速度的方向无关。
5.动能具有相对性 与参考系的选择有关，一般选地面为参考系。
新课讲解
（1）动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。
7. 对动能表达式 的理解
A
Ｄ
C
B
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。
（2）动能是状态量，v是瞬时速度。
在某一时刻，物体具有一定的速度，物体的运动状态一定, 物体的动能一定，动能是反映物体本身运动状态的物理量。
（3）动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，不作说明一般都以地面为参考系研究物体的运动。
新课讲解
二、恒力做功与动能改变关系
在“实验室”中，小车通过撞击对木块做功，使木块从静止开始运动，木块的动能从无到有。滚动的保龄球具有动能，当其克服球瓶阻力做功时，动能减小(图1-12)，那么，若外力对物体做功，该物体的动能总会增大吗 若物体克服外力做功，该物体的动能总会减小吗 做功与动能的改变之间究竟有什么关系
新课讲解
问题一：这个实验要测量那些物理量？
问题二：如何测得这些物理量？
问题三：如何设计实验方案？
作用于物体的力、物体的位移、物体的质量及速度
用打点计时器测速度和位移，用天平测质量，用钩码给小车提供作用力
类比“探究加速度与力、质量的关系”实验
实验目的：
实验器材：
打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺。
新课讲解
实验原理：
小车在砝码的拉动下由静止开始运动的过程中，小车的合外力（即拉力）对小车做功，小车动能增加，利用打点计时器记录它的运动情况。分析纸带的点迹的分布，计算出纸带上某两点的瞬时速度及对应的动能。比较合外力做功W合和动能变化ΔEk 的关系。
G
F阻
FN
F
F2
F1
绳子拉力等于钩码重力的条件
M车 >> m物
新课讲解
1.将打点计时器固定在长木板上，把纸袋的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。
2.改变木板倾角，使小车重力沿斜木板方向的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速直线运动。
3.用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬挂的钩码相连，接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。
4. 改变悬挂钩码的数量，重复以上的实验，选择点迹清晰的纸带进行数据分析。
实验步骤：
实验结论： 在误差允许的范围内，恒力做功等于动能的变化量。
新课讲解
三、动能定理
运用牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律，可推导出恒力对物体做功与物体动能改变的关系。
动能变化量等于合外力做功
设一个物体的质量为 m，初速度为v1，在与其运动方向相同的合外力 F 的作用下经过一段位移s后，速度增加到v2 ( 图1-14)。
根据牛顿第二定律和变速直线运动的规律
F＝ma
s＝
可得 Fs ＝mv22－mv12
用W表示合外力F在这一过程中所做的功，用Ek1表示物体的初动能mv12，用E表示物体的末动能mv22 ，于是有
W＝Ek2－ Ek1
新课讲解
2.表达式：
可以写成：
1.内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫作动能定理。
说明：如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的力对物体做的功 W 即为合力做的功，它等于各个力做功的代数和。
Ek2 ：末态的动能， Ek1 ：初态的动能。
动能的变化量
新课讲解
3.对动能定理的理解：
普适性
任何运动、任何力、任何过程
三同
同一对象、同一参考系、同一过程
可以证明，动能定理在物体受到变力作用或做曲线运动的情况下也是成立的。动能定理是物理学的重要规律。通过它，我们既可用做功的多少来量度动能的变化量，也可用动能的变化量来确定做功的多少，这为分析力学问题提供了新的思路。
新课讲解
(1)合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1 ，动能增大；
(2)合力做负功，即W合＜０，Ek2＜Ek1 ，动能减小。
5.动能定理的适用范围：
(1)恒力做功或变力做功；
(2)直线运动或曲线运动；
(3)单个物体或多个物体；
(4)一个过程或全过程。
4.对动能定理表达式 的说明：
W合＝Ek2－Ek1
经典例题
Classic Example
经典例题
题1 关于动能的理解，下列说法正确的是（　　）
A.动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，运动物体都具有动能
B.公式Ek= mv2中，v是物体相对于地面的速度，且动能总是正值
C.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
D.动能不变的物体，一定处于平衡状态
AC
经典例题
题2 从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是（　　）
A
A
D
C
B
经典例题
D
题3关于动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，下列说法正确的是（　　）
A.公式中的W为不包含重力的其他力做的总功
B.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，但不适用于变力做功
C.运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化
D.公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时动能增加，当W<0时动能减少
【解析】A错：动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功。
B错：动能定理适用于任何运动，既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于恒力做功，也适用于变力做功。
C错：运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，若合外力方向始终与运动方向垂直，合外力不做功，动能不变。
D对：公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时，即Ek2-Ek1>0，动能增加，当W<0时，即Ek2-Ek1<0，动能减少。
经典例题
题4 某雪上项目运动员在一次自由式滑雪空中技巧比赛中，沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J，他在此过程中（　　）
A. 动能增加了1 900 J B. 动能增加了2 000 J
C. 重力势能减小了1 900 J D. 重力势能减小了2 000 J
C
提示：重力是动力，摩擦力（含空气阻力）是阻力，合力做的功是1 800 J。
课堂练习
Classroom Practice
课堂练习
1、关于做功和物体动能变化的关系，下列说法正确的是（　　）
A. 只要有力对物体做功，物体的动能就增加
B. 只要物体克服阻力做功，它的动能就减少
C. 动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化
D. 力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差
D
课堂练习
2、一个小球从高处自由落下，则球在下落过程中的动能 ( )
A. 与它下落的距离成正比
B. 与它下落距离的平方成正比
C. 与它运动的时间成正比
D. 与它运动时间的平方成正比
AD
课堂练习
3、飞机起飞过程中，速度从v增大到2v，合外力做功为W1；速度从2v增大到3v，合外力做功为W2。则W1与W2的比值为（　　）
A.1∶1 B. 1∶3
C. 3∶5 D. 4∶9
C
课堂练习
4．一人用力把质量为1kg的物体由静止向上提高4m，使物体获得8m/s的速度，则下列说法中正确的是（　　）
A．物体动能改变为64J B．合外力对物体做的功为32J
C．物体重力做功为80J D．人对物体做功为72J
BD
课堂小结
5．如图1所示，一轻弹簧竖直固定于水平桌面上，另一相同的弹簧下端与光滑固定斜面底端的挡板相连，物体P、Q分别从两弹簧上端由静止释放，加速度a与弹簧压缩量x的关系分别如图2中实线、虚线所示。则（　　）
A．光滑斜面的倾角为37°
B．P、Q向下运动达到最大速度时两弹簧的压缩量之比为1/2
C．P、Q的质量之比为1/6
D．P、Q向下运动过程中的最大速度之比为
【答案】CD
感谢观看
THANK YOU