【物理教案】2021江苏高考物理：第五章第2讲动能　动能定理

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第2讲　动能　动能定理
一、动能
1．定义：物体由于运动而具有的能．
2．公式：Ek＝mv2.
3．单位：焦耳，1 J＝1 N·m＝1 kg·m2/s2.
4．标矢性：动能是标量，动能与速度方向无关．
5．动能的变化：物体末动能与初动能之差，即 ΔEk＝mv22－mv12.
二、动能定理
1．内容：在一个过程中合力对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．
2．表达式：W＝ΔEk＝Ek2－Ek1＝mv22－mv12.
3．物理意义：合力的功是物体动能变化的量度．
自测 1　(多选)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为除重力之外的其他力做的总功
B．公式中的 W为包含重力在内的所有力做的功，也可通过以下两种方式计算：先求每个力
的功再求功的代数和或先求合外力再求合外力的功
C．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
D．公式中的 Ek1、Ek2 和W均可以为负值
答案　BC
4．适用条件：
(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
(2)动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功．
(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用．
如图 1甲，物块沿粗糙斜面下滑至水平面；如图乙，小球由内壁粗糙的圆弧轨道底端运动至
顶端(轨道半径为 R)．
对物块：WG＋Wf1＋Wf2＝mv2－mv02
对小球：－2mgR＋Wf＝mv2－mv02
图1
自测 2　如图 2所示，AB 为圆弧轨道，BC 为水平直轨道，BC 恰好在 B点与 AB 相切，圆
弧的半径为 R，BC 的长度也是 R.一质量为 m的物体与两个轨道间的动摩擦因数都为 μ，它
由轨道顶端 A从静止开始下落，恰好运动到 C处停止，重力加速度为 g，那么物体在 AB 段
克服摩擦力所做的功为(　　)
图2
A. B.
C．mgR D．(1－μ)mgR
答案　D
解析　设物体在 AB 段克服摩擦力所做的功为 WAB，物体从 A到C的全过程，根据动能定理
有mgR－WAB－μmgR＝0，所以 WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR，故 D正确．
1．动能定理表明了“三个关系”
(1)数量关系：合外力做的功与物体动能的变化具有等量代换关系，但并不是说动能变化就
是合外力做的功．
(2)因果关系：合外力做功是引起物体动能变化的原因．
(3)量纲关系：单位相同，国际单位都是焦耳．
2．标量性
动能是标量，功也是标量，所以动能定理是一个标量式，不存在方向的选取问题．当然动能
定理也就不存在分量的表达式．
例1　(多选)如图 3所示，一块长木板 B放在光滑的水平面上，在 B上放一物体 A，现以恒
定的外力拉 B，由于 A、B间摩擦力的作用，A将在 B上滑动，以地面为参考系，A、B都向
前移动了一段距离．在此过程中(　　)
图3
A．外力 F做的功等于 A和B动能的增量
B．B对A的摩擦力所做的功等于 A的动能的增量
C．A对B的摩擦力所做的功等于 B对A的摩擦力所做的功
D．外力 F对B做的功等于 B的动能的增量与 B克服摩擦力所做的功之和
答案　BD
解析　A物体所受的合外力等于 B对A的摩擦力，对 A物体运用动能定理，则有 B对A的摩
擦力所做的功等于 A的动能的增量，B正确；A对B的摩擦力与 B对A的摩擦力是一对作用
力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于 A在B上滑动，A、B相对地面的位移不相
等，故二者做功不相等，C错误；对 B应用动能定理 WF－Wf＝ΔEkB，则 WF＝ΔEkB＋Wf，即
外力 F对B做的功等于 B的动能的增量与 B克服摩擦力所做的功之和，D正确；根据功能关
系可知，外力 F做的功等于 A和B动能的增量与产生的内能之和，A错误．
变式 1　关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的
是(　　)
A．合外力为零，则合外力做功一定为零
B．合外力做功为零，则合外力一定为零
C．合外力做功越多，则动能一定越大
D．动能不变，则合外力一定为零
答案　A
变式 2　(多选)用力 F拉着一个物体从空中的 a点运动到 b点的过程中，重力做功－3 J，拉
力F做功 8 J，空气阻力做功－0.5 J，则下列判断正确的是(　　)
A．物体的重力势能增加了 3 J
B．物体的重力势能减少了 3 J
C．物体的动能增加了 4.5 J
D．物体的动能增加了 8 J
答案　AC
1．应用流程
2．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间的关系．
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