2025-2026学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册 第1章 第3节 动能和动能定理 课件

第3节　动能和动能定理目 录 01.基础知识·准落实02.核心要点·快突破03.教学效果·勤检测04.课时训练·提素能基础知识·准落实梳理归纳 自主学习 01 知识点一　动能1. 定义物理学中把物体因 而具有的能量称为动能。2. 影响动能大小的因素（1）动能的大小与运动物体的 有关，同一物体，速度越大，动能越大。（2）动能的大小与运动物体的 有关，同样速度，质量越大，动能越大。运动　速度　质量　 4. 单位： ，符号为 ⁠。焦耳　J　知识点二　动能定理1. 内容：合外力对物体所做的功等于物体 ⁠。2. 表达式：W＝ ⁠。3. 两种情况（1）合外力对物体做正功，Ek2＞Ek1，动能 ⁠。（2）合外力对物体做负功，Ek2＜Ek1，动能 ⁠。动能的变化量　Ek2－Ek1　增大　减小　4. 动能定理在物体受到 作用或做 ⁠运动的情况下也是成立的。变力　曲线　【情景思辨】　如图所示为正在空中飞行的飞机。请判断下列说法的正误。（1）运动的飞机具有的能量就是动能。（　×　）（2）飞机的速度发生变化时，动能也发生变化。（　×　）（3）飞机的动能发生变化时，速度一定发生了变化。（　√　）（4）速度越大的物体，具有的动能也越大。（　×　）（5）飞机由静止开始到起飞的过程，合外力对飞机做正功。（　√　）××√×√核心要点·快突破互动探究 深化认知 02 要点一　动能和动能定理的理解【探究】如图所示，光滑水平面上的物体在水平恒力F的作用下向前运动了一段距离s，速度由v1增加到v2。试推导出力F对物体做功的表达式。 【归纳】1. 动能的三个特性（1）标矢性：只有大小，没有方向。（2）瞬时性：动能是状态量，与物体的运动状态（或某一时刻的速度）相对应。（3）相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。2. 动能定理的理解（1）在一个过程中合外力对物体做的功或者各个力对物体做的总功等于物体在这个过程中动能的变化。（2）动能定理描述了做功和动能变化的两种关系。①等值关系：物体动能的变化量等于合外力对它做的功。②因果关系：合外力对物体做功是引起物体动能变化的原因，做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合外力做的功来度量。【典例1】　一物体的速度大小为v0时，其动能为Ek，当它的动能为2Ek时，其速度大小为（　　）  1. 下列关于运动物体所受合力做功和动能变化的关系正确的是（　　）解析： 　由功的定义可知，选项A正确；合力做的功为0，但合力不一定为0，例如物体的合力和运动方向垂直，合力不做功，但合力不为0，选项B错误；物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变，所以做变速运动的物体，动能可能不变，选项C错误；物体动能不变，只能说合力不做功，但合力不一定为0，选项D错误。2. （多选）一质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑的水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，速度大小与碰撞前速度的大小相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为（　　） 要点二　探究恒力做功与动能改变的关系1. 实验器材小车、钩码、天平、打点计时器、低压交流电源、细绳、一端附有定滑轮的长木板等 。2. 实验原理在钩码的拉动下，小车的速度大小发生了变化，则小车的动能发生了变化。钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车动能的变化量、小车运动的位移以及钩码对小车的拉力（近似等于钩码的重力），就可以研究W＝Fs与ΔEk之间的关系。3. 数据测量（1）拉力的测量：用钩码的重力作为小车所受拉力，由于钩码质量很小，可认为小车所受拉力F的大小等于钩码所受重力的大小。（2）位移的测量：在纸带上记下第一个点O的位置，再在纸带上任意点开始选取n个点1、2、3、4……并量出各点到位置O的距离，即为小车运动的位移s。4. 数据处理 （2）功的计算：拉力所做的功W1＝mgs1，W2＝mgs2…… 5. 实验结论恒力对物体所做的功等于物体动能的改变量。【典例2】　某学习小组做“探究恒力做功与动能改变的关系”实验，如图甲所示。（1）实验中所用电磁打点计时器是一种使用 （选填“交流”或“直流”）电源的计时仪器，它的工作电压是4～6 V，当电源的频率为50 Hz时，它每隔 s打一次点；解析： 实验中所用电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源的频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点。（2）实验中，为了把重物所受的重力作为小车所受的牵引力，需要满足的条件是：①在未挂重物时，通过垫木块使木板适当倾斜，目的是 ⁠ ⁠；交流　0.02　平衡摩擦力　②已知小车质量为M，重物质量为m，则M m（选填“＞”“≫”“＝”“＜”或“≪”）；解析： 在未挂重物时，通过垫木块使木板适当倾斜，目的是平衡摩擦力；为了把重物所受的重力作为小车所受的牵引力，需要M≫m。≫　   mgs2　 　在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某小组采用如图甲所示的装置。（1）关于此次实验，下面说法合理的是 ⁠。D　解析： 设小车的质量为M，此时木板与水平面的夹角为θ，当平衡摩擦力时重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力，即Mgsin θ＝μMgcos θ，改变小车的质量M后，等式依然成立，不需要重新平衡摩擦力，故A错误；调节滑轮的高度，使滑轮和小车之间的细线与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故B错误；沙桶和沙的总重力做的功等于小车、沙桶和沙增加的动能之和，实验中不需要沙桶和沙的总质量必须远小于小车的质量，故C错误；在实验中可以用力传感器测出细线拉力大小，不是将沙桶和沙的重力作为小车的拉力，故不需要满足沙桶和沙的总质量远小于小车的质量 ，故D正确。   要点三　动能定理的简单应用【探究】　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？ 【归纳】应用动能定理解题的一般步骤（1）选取研究对象（通常是单个物体），明确它的运动过程。（2）对研究对象进行受力分析，明确各力做功的情况，求出各力做功的代数和。（3）明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2。（4）列出动能定理的方程W＝Ek2－Ek1，结合其他必要的辅助方程求解并验算。【典例3】　如图所示，用与水平方向成37°的恒力F＝10 N将质量为m＝1 kg的物体由静止开始从A点拉到B点撤去力F，已知A、B间距L＝2 m，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5。求撤去外力后物体还能滑行多远？答案：2.4 m解析：方法一　牛顿运动定律法在A→B过程中，物体受力如图所示其中：N＝mg－Fsin θ　①Fcos θ－μN＝ma1　②设前进L＝2 m后的速度为v，则v2＝2a1L　③撤去外力后有－μmg＝ma2　④设撤去外力后再前进的位移为s，则0－v2＝2a2s　⑤联立①②③④⑤式得s＝2.4 m。方法二　动能定理法对全程利用动能定理，恒力F作用时，物体所受摩擦力f＝μ（mg－Fsin 37° ）＝2 N撤去F后，物体受摩擦力为μmg则FLcos 37°－fL－μmgs＝0解得s＝2.4 m。规律总结　　做匀变速直线运动的物体，若研究的过程中不涉及时间，可用运动学公式结合牛顿第二定律解题，也可用动能定理解题。一般来说，用动能定理要比运动学公式简单。 1. 人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为（　　） 2. 质量m＝6.0×103 kg的客机，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。求：（1）起飞时飞机的动能；答案： 1.08×107 J　 （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；答案： 1.5×104 N　解析：设牵引力为F1，由动能定理得F1l＝Ek－0代入数值得F1＝1.5×104 N。（3）若滑行过程中受到的平均阻力大小为f＝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。答案： 9.0×102 m 要点回眸教学效果·勤检测强化技能 查缺补漏 03 1. 下列关于动能的说法正确的是（　　） 2. 2024年4月25日，我国成功发射神舟十八号飞船，飞船在发射阶段竖直向上匀加速通过两段相同高度的过程中，下列物理量相同的是（　　） 3. 有一种地下铁道，车站的路轨建得高些，车辆进站时要上坡，出站时要下坡，如图所示。已知坡高为h，车辆的质量为m，重力加速度为g，车辆与路轨间的摩擦力为f，进站车辆到达坡下A处时的速度为v0，此时切断电动机的电源，车辆冲上坡顶到达站台B处的速度恰好为0。车辆从A运动到B的过程中克服摩擦力做的功是（　　） 4. 在距水平地面高12 m处，以12 m/s的水平速度抛出质量为0.5 kg的小球，其落地时速度大小为18 m/s，求小球在运动过程中克服阻力做的功。（g取10 m/s2）答案：15 J  04课时训练·提素能分层达标 素养提升 1. （多选）关于物体的动能，下列说法不正确的是（　　） 2. （多选）改变汽车的质量和速度大小，都能使汽车的动能发生变化，则下列说法中正确的是（　　） 3. 如图所示，某同学用200 N的力将质量为0.44 kg的足球踢出。足球以10 m/s 的初速度沿水平草坪滚出60 m 后静止，则足球在水平草坪上滚动过程中克服阻力做的功是（　　） 4. 如图所示，两个质量相同的物体a和b处于同一高度，a自由下落，b沿固定光滑斜面由静止开始下滑，不计空气阻力。两物体到达地面时，下列表述正确的是（　　） 5. 两个物体A、B的质量之比mA∶mB＝2∶1，二者初动能相同，它们和水平桌面间的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止运动经过的距离之比为（　　） 6. 如图所示，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定（　　）解析： 　由题意知，W拉－W克阻＝ΔEk，则W拉＞ΔEk，A正确，B错误；W克阻与ΔEk的大小关系不确定，C、D错误。7. 在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的实验装置。（1）实验时为了保证小车受到的合外力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，在沙和沙桶的总质量m与小车的质量M的关系必须满足m≪M的同时，实验时首先要做的步骤是 ⁠ ⁠。解析： 小车受到自身重力、木板支持力、细绳拉力及木板摩擦力等力的作用，实验要求保证小车受到的合外力与沙和沙桶的总重力基本相等，由此可应用一段过程中沙和沙桶的重力做的功来表示外力对小车做的功，那就必须将木板的摩擦力排除，因此，实验时必须先平衡摩擦力。平衡摩擦力　 mgs＝   8. 在篮球比赛中，某位运动员获得罚球机会，他站在罚球线处用力将篮球投出，篮球以约为1 m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.8 kg，篮筐离地高度约为3 m，忽略篮球受到的空气阻力，则该运动员罚球时对篮球做的功最接近（　　） 9. 如图所示，斜面高h，质量为m的物块，在沿固定斜面向上的恒力F作用下，能匀速沿斜面向上运动，已知重力加速度为g，若把此物块放在斜面顶端，在沿斜面向下同样大小的恒力F作用下物块由静止向下滑动，滑至底端时其动能为（　　）解析： 　物块匀速上滑时，根据动能定理得WF－mgh－Wf＝0，物块下滑时，根据动能定理得WF＋mgh－Wf＝Ek－0，联立两式解得Ek＝2mgh，选项B正确。 （1）物体上升的最大高度；  （2）物体落回抛出点时的速度大小。   11. 如图所示，物体在距斜面底端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间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°，求物体能在水平面上滑行的距离。（sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2）答案：3.5 m解析：对物体在斜面上和水平面上分别受力分析如图所示 解法二　对全过程由动能定理列方程mgs1sin 37°－μmgs1cos 37°－μmgs2＝0解得s2＝3.5 m。谢谢观看!