3.动能和动能定理
【学习素养·明目标】 科学观念:1.知道动能的符号、单位和表达式,会根据动能的表达式计算物体的动能.2.能运用牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理,理解动能定理的物理意义.3.能应用动能定理解决简单的问题.
科学思维:1.通过动能定理的推导,培养科学思维能力.2.通过动能定理的应用,培养逻辑思维能力和综合分析问题的能力.
一、动能的表达式
1.定义
物体由于运动而具有的能量.
2.表达式
Ek=mv2.
3.单位
与功的单位相同,国际单位为焦耳.
1 J=1 kg·m2·s-2.
4.物理量特点
(1)具有瞬时性,是状态量.
(2)具有相对性,选取不同的参考系,同一物体的动能一般不同,通常是指物体相对于地面的动能.
(3)是标量,没有方向,Ek≥0.
二、动能定理
1.动能定理的内容
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.
2.动能定理的表达式
(1)W=mv-mv.
(2)W=Ek2-Ek1.
说明:式中W为合外力做的功,它等于各力做功的代数和.
3.动能定理的适用范围
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情况.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)速度大的物体动能也大. (×)
(2)某物体的速度加倍,它的动能也加倍. (×)
(3)合外力做功不等于零,物体的动能一定变化. (√)
(4)物体的速度发生变化,合外力做功一定不等于零. (×)
(5)物体的动能增加,合外力做正功. (√)
2.在水平路面上,有一辆以36 km/h行驶的客车,在车厢后座有一位乘客甲,把一个质量为4 kg的行李以相对客车5 m/s的速度抛给前方座位的另一位乘客乙,则行李的动能是( )
A.500 J B.200 J
C.450 J D.900 J
C [行李相对地面的速度v=v车+v相对=15 m/s,所以行李的动能Ek=mv2=450 J,选项C正确.]
3.(多选)一物体在运动过程中,重力做了-2 J的功,合力做了4 J的功,则( )
A.该物体动能减少,减少量等于4 J
B.该物体动能增加,增加量等于4 J
C.该物体重力势能减少,减少量等于2 J
D.该物体重力势能增加,增加量等于2 J