2012高一物理学案 动能和动能定理.doc

第7节 动能和动能定理 ●导学天地 自主学习 知识梳理 自主探究 1.动能 （1）物体由于_______而具有的能叫动能. （2）动能的表达式：Ek=______，动能的单位：国际单位制中是________. （3）动能是_______，动能的大小与速度的_______有关，而与速度的_______无关. 2.动能定理 （1）动能定理的内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中_______.这个结论叫做动能定理. （2）动能定理的表达式W=Ek2-Ek1=mv22-mv12. Ek2表示物体的______，Ek1表示物体的______，W表示______，或说是物体所受所有外力对物体做功的代数和. （3）动能定理既适用于恒力做功，也适用于______，既适用于直线运动，也适用于_______. （4）在应用动能定理时还应注意到，外力做正功，物体的动能__________，外力做负功，物体的动能________. 1.一个物体的动能发生变化，速度一定变化吗？若速度发生变化，动能一定变化吗？ 2.你能通过比较动能定理与牛顿运动定律的适用条件，谈谈动能定理的优越性吗？ ●理解升华 重点、难点、疑点解析 1.动能 （1）动能的定义 物体由于运动而具有的能叫动能.动能的表达式：Ek=mv2.动能的单位：国际单位制中，焦耳（J）. （2）对动能的理解 ①动能是标量，且只有正值.例如一个正在做速率不变的圆周运动的物体，由于它的速率不变化，所以它的动能也不变化. ②动能具有瞬时性.在某一时刻，物体具有一定的速度，也就具有一定的动能. ③动能具有相对性.因为v与参照系的选择有关，所以对于不同的参考系，同一物体可能具有不同的动能.一般都以地面为参考系. 2.动能定理的理解 动能定理的文字描述：“力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化.这个结论叫做动能定理（theorem of kinetic energy）.”对于这句话的理解应注意以下几点： （1）要注意动能与动能增量概念的不同.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，是个状态量.动能增量指的是物体的末动能减去初动能，即Ek2-Ek1，描述的是从一个状态到另一个状态的变化量.动能只取正值，无正负之分，而动能增量有正负之分，ΔEk0表示物体的动能增加，ΔEk0表示物体的动能减少. （2）动能定理不仅描述了功和动能增量间的等值关系，还体现出了它们之间的因果关系，也就是说力对物体做功是引起物体动能变化的原因；同时还体现出了它们之间的量度关系，即功是物体动能变化的量度.但对于这一点，经常有同学会错误地理解为“功就是动能的增量”或“功转化成了动能”.其实，对于动能变化与功之间的关系，简而言之就是：“物体动能变化了，是因为力对物体做了功，而动能变化了多少可以用功的大小来量度.”正类似于“物体的运动状态变化了，是因为物体受到了力的作用.力的作用效果是产生了瞬时加速度，速度变化快慢可用加速度来表示”. （3）动能定理中“力在一个过程中对物体做的功是指所有力对物体所做的功”，也就是总功，它揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即外力对物体做的总功，对应着物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来度量. （4）动能定理的计算公式为标量式，v和s是相对同一惯性参考系的，且式中只涉及动能和功，无其他能. （5）动能定理适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用.只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可.这些正是动能定理解题的优越性所在. （6）应用动能定理涉及一个过程，两个状态.所谓一个过程是指做功过程，应明确该过程中各外力所做的总功；两个状态是指初末两个状态的动能. （7）若物体运动的过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以全过程为一整体来处理. 3.动能定理的应用 （1）一个物体的动能变化ΔEk与合外力对物体所做功W具有等量代换关系，若ΔEk0，表示物体的动能增加，其增加量等于合外力对物体所做的正功；若ΔEk0，表示物体的动能减少，其减少量等于合外力对物体所做的负功的绝对值；若ΔEk=0，表示合外力对物体所做的功等于零.反之亦然.这种等量代换关系提供了一种计算变力做功的简便方法. （2）动能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等，在处理含有上述物理量的力学问题时，可以考虑使用动能定理.由于只需从力在整个位移内的功和这段位移始末两状态动能变化去考察，无需注意其中运动状态变化的细节，又由于动能和功都是标量，无方向性，无论是直线运动还是曲线运动，计算都会特别方便. （3）动能定理解题的基本思路 ①选取研究对象，明确它的运动过程. ②分析