《2019年高中物理第七章第7节动能和动能定理讲义含解析新人教版必修220190531232.wps》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高中物理第七章第7节动能和动能定理讲义含解析新人教版必修220190531232.wps（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、动能和动能定理 一、动能 1定义：物体由于运动而具有的能量。 1 2表达式：Ek mv2。 2 3单位：与功的单位相同，国际单位为焦耳。 1 J1_Nm1_kgm2/s2。 4标矢性：标量，只有大小，没有方向。 二、动能的特点 1动能是标量，没有方向，Ek0。 2动能是状态量，对应某一时刻物体的瞬时速度。 3动能具有相对性，物体运动速度的大小与选定的参考系有关，相对于不同参考系，物 体具有不同的速度，即物体的动能不同。无特别说明均以地面为参考系。 注意 (1)动能描述的是物体在某一时刻或某一位置所具有的能量状态，具有瞬时性，是个状态 量。动能变化量则是指物体的末动能减去初动能，即 Ek2Ek1
2、，描述的是从一个状态到另一个 状态的变化量，即对应一个过程。动能为非负值，而动能变化量有正有负，Ek0 表示物体的 动能增加，Ek0 表示物体的动能减少。 (2)一个质量不变的物体速度发生变化，动能不一定变化；若动能变化了，则速度一定变 化。 三、动能定理 1推导：如图所示，物体做匀加速直线运动，F 为合力。 2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。 3表达式 (1)WEk2Ek1。 1 1 (2)W mv mv 。 2 21 2 2 1 4适用范围 不仅适用于恒力做功和直线运动，也适用于变力做功和曲线运动的情况。 说明 (1)如果物体受到几个力的共同作用，式中 W
3、为合力所做的功，它等于各力做功的代数和。 (2)如果外力对物体做正功，物体的动能增加，外力对物体做负功，物体的动能减少。 判一判 1一个物体的动能与参考系的选取无关() 2做匀速圆周运动的物体的动能保持不变() 3两质量相同的物体，若动能相同，则速度一定相同() 4动能不变的物体，一定处于平衡状态() 判一判 1合外力做功不等于零，物体的动能一定变化() 2物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零() 3物体的动能增加，合外力做正功() 1.表达式的理解 (1)动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是任何其他的力。 (2)动能定理中的 W是指所有作用在物体上的外力的合力做的
4、功，而不是某一力做的功。W 可以为正功，也可以为负功。其求解思路如下。 (3)Ek1、Ek2分别为初动能和末动能，Ek2可以大于也可以小于 Ek1。 2两种关系 (1)等值关系：某物体的动能变化量总等于合力对它做的功。 2 (2)因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力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，转化了多少由合力做了多少功来度量。 3普遍性 动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的运动学公式推出，但动能定理本身 既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程，既适用于直线运动的情况，也适用于曲线运 动情况。 4研究对象及过程 (1)研究对象：可以是单
5、个物体，也可以是相对静止的系统。 (2)研究过程：既可以是运动中的某一段过程，也可以是运动的全过程。 典型例题 例 1.多选一物体做变速运动时，下列说法正确的有( ) A合力一定对物体做功，使物体动能改变 B物体所受合力一定不为零 C合力一定对物体做功，但物体动能可能不变 D物体加速度一定不为零 解析 物体的速度发生了变化，则合力一定不为零，加速度也一定不为零，B、D 正确； 物体的速度变化，可能是大小不变，方向变化，故动能不一定变化，合力不一定做功，A、C 错误。 答案 BD 点评 动能与速度的关系 1 (1)数值关系：Ek mv2，速度 v 和动能 Ek均为相对于同一参考系时的数值。 2
6、(2)瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系。 (3)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。 即时巩固 1(2016灵宝月考)下列关于运动物体所受的合力、合力做功和动能变化的关系，正确 的是( ) 3 A如果物体所受的合力为零，那么合力对物体做的功一定为零 B如果合力对物体做的功为零，则合力一定为零 C物体在合力作用下做匀变速直线运动，则动能在一段过程中变化量一定不为零 D物体的动能不发生变化，物体所受合力一定是零 解析：选 A 功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积
7、，如果物体所受的合力为零， 那么合力对物体做的功一定为零，A 正确；如果合力对物体做的功为零，可能是合力不为零， 而是在力的方向上的位移为零，B 错误；竖直上抛运动是一种匀变速直线运动，其在上升和下 降阶段经过同一位置时动能相等，故动能在一段过程中变化量可以为零，C 错误；动能不变化， 只能说明速度大小不变，但速度方向有可能变化，因此合力不一定为零，D 错误。 1.应用动能定理解题的步骤 (1)确定研究对象和研究过程(研究对象一般为单个物体)。 (2)对研究对象进行受力分析(注意哪些力做功或不做功)。 (3)确定合力对物体做的功(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
8、能减初动能)。 (5)根据动能定理列式、求解。 2动能定理与牛顿定律解题的比较 牛顿定律 动能定理 相同点 确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析 只能研究在恒力作用下物体做直线运 对于物体在恒力或变力作用下，物体做 适用条件 动 直线或曲线运动均适用 要考虑运动过程的每一个细节，结合运 只考虑各力的做功情况及初、末状态的 应用方法 动学公式解题 动能 运算方法 矢量运算 代数运算 两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运 特别提醒 算，运算简单不易出错 典型例题 例 2.质量 M6.0103 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 4
9、 7.2102 m 时，达到起飞速度 v60 m/s。求： (1)起飞时飞机的动能多大？ (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 F3.0103 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？ 解析 (1)飞机起飞时的动能 1 Ek Mv2 2 代入数值得 Ek1.08107 J (2)设牵引力为 F1，由动能定理得 F1lEk0 代入数值，解得 F11.5104 N (3)设滑行距离为 l，由动能定理得 F1lFlEk0 Ek 整理得 l F1F 代入数值，得 l9.0102 m 答案 (1
10、)1.08107 J (2)1.5104 N (3)9.0102 m 点评 动能定理解题的优越性 应用牛顿运动定律和运动学规律时，涉及的有关物理量比较多，对运动过程中的细节也要 仔细研究；应用动能定理解题时，研究对象的运动性质、运动轨迹、做功的力是变力还是恒力 等诸多因素都可以不予考虑，使分析简化，只考虑合力做功和初、末两个状态的动能，并且可 以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理。 即时巩固 2(2016咸阳月考)如图所示，物体(可看成质点)沿一曲面从 A 点无初速度下滑，当滑 至曲面的最低点 B 点时，下滑的竖直高度 h5 m，此时物体的速度 v6 m/s。若物体的质量 m 1 kg，g
11、10 m/s2，求物体在下滑过程中克服阻力所做的功。 5 解析：物体在曲面上的受力情况为：重力、弹力、摩擦力，其中弹力不做功。设摩擦力做 功为 Wf，由 AB 用动能定理知 1 mgh Wf mv20 2 解得 Wf32 J 故物体在下滑过程中克服阻力所做的功为 32 J。 答案：32 J 1放在光滑水平面上的物体，仅在两个同向水平力的共同作用下开始运动。若这两个力 分别做了 6 J 和 8 J 的功，则该物体的动能增加了( ) A48 J B14 J C10 J D2 J 解 析：选 B 合力对物体做功 W 合6 J8 J14 J。根据动能定理得物体的动能增加量为 14 J，B 正确。 2一
12、质量为 m 的小球，用长为 l 的轻绳悬挂于 O 点。小球在水平拉力 F 作用下，从平衡 位置 P 点很缓慢地移动到 Q 点，如图所示，则拉力 F 所做的功为( ) Amglcos Bmgl(1cos ) CFlcos DFlsin 解 析：选 B 小球缓慢移动，时时都处于平衡状态，由平衡条件可知，Fmgtan ，随着 的增大，F 也在增大，是一个变化的力，不能直接用功的公式求它做的功，所以此题需要用 动能定理求解。由于物体缓慢移动，动能保持不变，由动能定理得：mgl(1cos )W 0，所以 Wmgl(1cos )，B 正确。 6 3(2016三明高一检测)两个物体 A、B 的质量之比为 m
13、AmB21，二者初动能相同， 它们和水平桌面的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止经过的距离之比为( ) AxAxB21 BxAxB12 CxAxB41 DxAxB14 解析：选 B 物体滑行过程中只有摩擦力做功，根据动能定理，对 A：mAgxA0Ek； xA mB 1 对 B：mBgxB0Ek。故 ，B 正确。 xB mA 2 1 4多选质量为 m 的物体，从静止开始以 a g 的加速度竖直向下运动高度 h，下列说 2 法中正确的是( ) 1 A物体的动能增加了 mgh 2 1 B物体的动能减少了 mgh 2 1 C物体的势能减少了 mgh 2 D物体的势能减少了 mgh 1 1 解析：
14、选 AD 物体的合力为 ma mg，向下运动 h 时合力做功 mgh，根据动能定理物体 2 2 1 的动能增加了 mgh，A 正确，B 错误；向下运动高度 h 过程中重力做功 mgh，物体的势能减少 2 了 mgh，C 错误，D 正确。 5(2016三门峡高一检测)如图所示，斜面倾角为 ，滑块质量为 m，滑块与斜面的动 摩擦因数为 ，从距挡板 P 为 s0的位置以 v0的速度沿斜面向上滑行。设重力沿斜面的分力大 于滑动摩擦力，且每次与 P 碰撞前后的速度大小保持不变，挡板与斜面垂直，斜面足够长。求 滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程 s。 解析：滑块在斜面上运动时受到的摩擦力大小 FfFNmgcos 整个过程滑块下落的总高度 hs0sin 1 根据动能定理 mghFfs0 mv20 2 s0tan v20 联立以上各式得 s 2gcos 7 s0tan v20 答案： 2gcos 8