2018-2019学年教科版物理必修二备课资料：第四章 机械能和能源4.4
高中物理 第4章 机械能和能源 4 动能 动能定理课件 教科版必修2
3．动能定理与牛顿运动定律的比较
牛顿运动定律
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
适用条件
只能研究在恒力作用下物 体做直线运动
对于物体在恒力或变力作 用下，物体做直线或曲线 运动均适用
要考虑运动过程的每一个 应用方法 细节，结合运动学公式解
题
只考虑各力的做功情况及 初、末状态的动能
知 识 点 一
学
4．动能 动能定理
业 分
层
测
评
知 识 点 二
学习目标
1.理解动能概念，知道动能表达式 的由来． 2．会推导动能定理，理解动能定 理的含义．(重点) 3．掌握动能定理，能运用动能定 理解决力学问题．(重点、难点)
知识脉络
动能
[先填空] 1．定义 物体由于 运动而具有的能量．
2．表达式 Ek＝ 12mv2 . (1)表达式中的速度是 瞬时速度． (2)动能是 标量(“标量”或“矢量”)，是 状态(“状态”或“过程”)量． 3．单位 与功的单位相同，国际单位为 焦耳． 1 J＝ 1 kg·m2·s－. 2
运算方法
矢量运算
1．关于动能的概念，下列说法中正确的是( ) A．物体由于运动而具有的能叫做动能 B．运动物体具有的能叫动能 C．运动物体的质量越大，其动能一定越大 D．速度较大的物体，具有的动能一定较大
【解析】 物体由于运动而具有的能叫动能，但是运动的物体可以具有多种 能量，如重力势能，内能等，故A正确，B错误；由公式Ek＝12mv2可知，动能既与 m有关，又与v有关，C、D均错．
度是矢量，故D正确，C错． 【答案】 D
3．(多选)下列方法能使汽车的动能变为原来的2倍的是( ) A．质量不变，速度增大到原来的2倍 B．速度不变，质量增大到原来的2倍 C．质量减半，速度增大到原来的2倍 D．速度减半，质量增大到原来的2倍 【解析】 根据Ek＝12mv2，可以判断，A、D错误，B、C正确． 【答案】 BC
物理教科版必修2 第四章 机械能和能源 本章优化总结 课件
[答案] AD
功能关系
利用功能关系求解物理问题是常用的物理解题手段，本章 所 涉及的功能关系有以下几种： 1．合外力对物体做功等于物体动能的改变． W合＝Ek2－Ek1，即动能定理．
2．重力做功对应重力势能的改变．
WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 重力做多少正功，重力势能减少多少；重力做多少负功， 重 力势能增加多少．
上功能关系，若能求出某种能量的变化，就可以求出 相应 功
的数值．
(2014· 四川重点中学联考) 如图汽车通过轻质光滑 的定滑轮， 将一个质量为m的物体从井中拉出, 绳与汽 车连 接点距滑轮顶点高h， 开始绳绷紧，滑轮两侧的绳都竖直, 汽车以v0向右匀速运动，运动到跟汽车连接的细绳与水平夹 角 为30°，则( )
对功的理解和计算
1．功的正负的判断方法
(1)利用公式W＝Fxcos α计算确定.此法常用于恒力做功情况. (2)利用力F与运动速度v的方向夹角α来判断． 0≤α<90°时力F做正功；α＝90°时F不做功;90°<α≤180° 时F做负功． (3)利用功能关系来判断．利用重力的功与重力势能变化，弹 力的功与弹性势能变化，合力的功与动能变化，除重 力以 外 的其他力的功与机械能变化等各关系根据能量的变化来 确 定 功的正负．
[解析 ]
根据牛顿第二定律得，物体在第 1 s 内的加速度 a1
F1 F2 1 2 ＝ ＝ 2 m/s ，在第 2 s 内的加速度 a2＝ ＝ m/s2 ＝ 1 m m 1 m/s2；第 1 s 末的速度 v1＝ a1t＝2 m/s，第 2 s 末的速度 v2 1 2 9 ＝ v1＋ a2t＝ 3 m/s； 0～ 2 s 内外力做的功 W＝ mv2＝ J， 2 2 W 9 功率 P＝ ＝ W，故 A 正确．第 2 s 内外力所做的功 W2 t 4 1 1 2 1 2 1 5 2 2 ＝ mv2－ mv1＝ 2× 1× 3 －2× 1× 2 J＝ J，故 B 错误． 2 2 2
2018-2019学年教科版物理必修二备课资料：第四章 机械能和能源4.5
试题为word 版 下载可打印编辑试题为word 版 下载可打印编辑备课资料参考教学建议1.关于“动能和势能的相互转化”的教学(1)自由下落的物体,重力对物体做正功,重力势能减少,物体运动得越来越快,说明在此过程中,重力势能转化成了动能.(2)竖直上抛的物体,重力对物体做负功,重力势能增大,物体运动得越来越慢,说明在此过程中物体的动能转化为重力势能.(3)被压缩的弹簧、被拉弯的弓都具有弹性势能,当放手后,弹力对物体做正功,弹性势能减少,物体的动能增加,在此过程中,弹性势能转化为动能.2.关于“机械能守恒定律”的教学机械能守恒定律只涉及初状态和末状态的动能和势能,而不涉及运动的各个过程的详细情况.因此,如果不要求去了解过程的具体情况,利用机械能守恒定律来分析某些力学问题比用其他方法要简便得多.对学有余力的同学可以安排较难的题目供他们选择训练,并且让他们分别用动能定理和机械能守恒定律解决同一个问题,以便比较这两种方法的相同点和不同点.资源参考过山车中的物理知识开始时,过山车的小列车是靠一个机械装置的推力推上最高点的,但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了.事实上,从这时起,带动它沿着轨道行驶的唯一的“发动机”就是重力势能,即由重力势能转化为动能,又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程构成.对过山车来说,它的势能在处于最高点时达到了最大值,也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大.当过山车开始下降时,它的势能就不断地减少(因为高度下降了),但它不会消失,而是转化成了动能.不过,在能量的转化过程中,由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量,从而损耗了少量的机械能(动能和势能).这就是为什么要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘低的原因:过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了.另外,位于过山车最后一节车厢的游客刺激感受最为强烈.因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快,这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故.这样,乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点,从而产生一种要被抛离的感觉,因为质量中心正在加速向下,尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的,否则在到达顶峰附近时,小车厢就可能脱轨甩出去.车头部的车厢情况就不同了,它的质量中心在“身后”,在短时间内,它虽然处在下降的状态,但是它要“等待”质量中心越过最高点才被继续推动.到达“疯狂之圈”时,沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯.这时,乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉,因为这时产生了一种较强的离心力.这种环形轨道是略带椭圆形的,目的是“平衡”引力的制动效应.当过山车达到圆形轨道的最高点时它会慢下来,但如果弯曲的程度较小时,这种现象会减弱.一旦过山车走完了它的行程,机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来.。
教科必修2《第四章机械能和能源本章小结》46PPT课件一等奖
（1）小球从E点水平飞出时的速度大小；
（2）小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力；
（3）小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功．
【解析】（1）小球从 E 点水平飞出做平抛运动，设小球从 E 点水平飞出
时的速度大小为 vE，由平抛运动规律得：s=vEt 4R＝ 1 gt2 2
联立解得：
vE＝
N
θ
s
练习一、一质量为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，则力F所做的功为 B
（
）
A.mgLcosθ C.FLcosθ
B.mgL(1-cosθ) D.FLθ
Back
二、功率（若力和速度有夹角，则 功率公式变为）
（1）平均功率 P=W/t = F v cosθ（ v 平均速度） （2）瞬时功率 P=F v cosθ（ v 瞬时速度）
例6 如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨 道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A 的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达 最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP＝2R，重力
加速度为g，则小球从P到B的运动过程中( D )
A.重力做功2mgR B.机械能减少mgR C.合外力做功mgR D.克服摩擦力做功12mgR
动能的变 化
重力势能的 变化
功 、 重力势能的 能 变化 关 系
机械能的变 化
合外力所 做的功
W合 Ek2 -Ek1
重力所做 的功
WG EP1-EP2
功 是
弹力所做 的功
能
W弹 EP1-EP2
量 变
化
除重力、弹簧 弹力外,其它力
新教科版高中物理必修二第四章机械能和能源课件 4.3 势能 (共20张PPT)
探究重力做功的特点
同一个人从某高楼第17层下到第10层，走 楼梯和乘电梯两种方式重力对人做功相等吗？
7
建模：
WG=mgh=mgh1-mgh2
一个质量为m的物体，可以从A沿三条不同路径 到位置B，分别是直线AB、折线ACB和曲线APB，在 三个路径移动时，重力对物体做功的大小相等吗？
重力做功的特点：重力对物体做的功跟路径 无关，只与物体质量和始末两位置的高度差有关
三楼地板
楼外地面
14
1m
参考平面
三楼 楼外 地板 地面
词典在桌面上时的Ep 5J 35J
6m
词典在教室地板上的Ep 0 30J
词典从桌面掉到地板上
重力做的功WG
5J 5J
词典从桌面掉到地板上 重力势能的改变量
-5J
-5J
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．关于重力做功和物体的重力势能，下列说法不正确 的是( ) A．重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少 B．物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加 C．地球上任何一个物体的重力势能都是一个确定值 D．重力做功的多少与重力势能的变化都与参考平面 的选取无关
高中物理必修二第四章机械能和能源课件
势能
复习
* 怎样计算功的大小？
功的计算公式：W=Fxcosα
* 功和能有什么关系？
功是物体能量转化的量度。
* 初中学过的势能包括哪两种？它们 的大小与什么有关？
势能
重力势能 : 其大小与物体的质量
和所处高度有关
弹性势能 : 其大小与物体的弹性
形变有关
2
？如果你正 好走在这块石 头的下面，你 会有怎样的担 心？
1 A. 4mgh C. mgh
物理必修2 第四章第四节机械能守恒定律 课件
结论 √
机械能守恒定律的应用
1．机械能守恒定律的常用表述形式 (1)用系统的状态量表述 E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 即系统初状态的机械能等于末状态的机械能． (2)用系统动能增量和势能增量间的关系表述 ΔEk＝－ΔEp 即系统动能的增加等于势能的减少． (3)用系统内各部分物体机械能变化量间的关系表述 ΔEA＝－ΔEB 即把系统内的物体分为A、B两组，A组机械能的增加量等于 B组机械能的减少量．
[解析] 甲图中重力和弹力做功，物体A和弹簧组成的系统机 械能守恒，但物体A机械能不守恒，A错．乙图中物体B除受 重力外，还受弹力，弹力对B做负功，机械能不守恒，但从 能量特点看A、B组成的系统机械能守恒，B错．丙图中绳子 张力对A做负功，对B做正功，代数和为零，A、B机械能守 恒，C对．丁图中动能不变，势能不变，机械能守恒,D对． [答案] CD
解析：可通过以下表格对各选项逐一分析：
选项 A
B C D
分析
做匀速直线运动只是动能不变，不能确定其 势能是否变化，如匀速上升，动能不变，势 能增加，机械能增加
物体做自由落体运动，是匀加速直线运动， 机械能守恒
把物体从地面吊起，不受摩擦力，但机械能 不守恒
物体只有动能和势能相互转化时，其机械能 守恒
3．机械能守恒定律与动能定理的比较
机械能守恒定律
动能定理
适用 只有重力或弹力做 条件 功
没有条件限制，它不但 允许重力和弹力做功， 还允许其他力做功
不 同
分析 思路
只需分析研究对象 初、末状态的动能 和势能即可
点 研究 一般是物体组成的
对象 系统
不但要分析研究对象初、 末状态的动能,还要分析 所有外力所做的功
(3)从做功特点看：只有重力和系统内的弹力做功，具体表现 在： ①只受重力(或系统内的弹力)．如：所有做抛体运动的物体 (不计阻力)． ②还受其他力,但只有重力(或系统内的弹力)做功．如图甲、 乙所示．
2018年高中物理第四章机械能和能源动能定理的应用知识梳理学案教科版必修2
动能定理的应用【学习目标】1．进一步深化对动能定理的理解。
2．会用动能定理求解变力做功问题。
3．会用动能定理求解单物体或多物体单过程问题以及与其他运动形式的结合问题。
4．知道用动能定理解题的一般步骤。
【要点梳理】要点一、动能定理的推导要点诠释：1．推导过程： 一个运动物体，在有外力对它做功时，动能会发生变化。
设一个质量为m 的物体，原来的速度是1v ，动能是21112k E mv =，在与运动方向相同的恒定外力F 的作用下，发生一段位移l ，速度增加到2v ，动能增加到22212k E mv =。
在这一过程中外力F 对物体所做的功W Fl =。
根据牛顿第二定律F ma =和运动学公式22212v v al -=得到22212v v l a -= 所以22222121()11222ma v v W Fl mv mv a -===- 或21k k W E E =-2．关于公式的几点说明（1）上面我们设外力方向与运动方向相同，导出了关系式21k k W E E =-，这时外力做正功，动能增加。
外力方向与运动方向相反时，上式同样适用，这时外力所做的功是负值，动能的变化也是负值；（2）外力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做了功。
因此，对这种情形，也可以说物体克服阻力所做的功等于动能的减少；（3）如果物体不只受到一个力，而是受到几个力，上述结论仍旧正确。
只是外力所做的功是指各个力所做的功的代数和，即外力所做的总功。
3．动能定理的实质动能定理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量度。
动能定理的实质是反映其它形式的能通过做功而和动能转化之间的关系，只不过在这里其它形式的能并不一定出现，而是以各种性质的力所做的机械功(等式左边)的形式表现出来而已。
要点二、对动能定理的进一步理解要点诠释：1．动能定理的计算式为标量式，计算外力对物体做的总功时，应明确各个力所做功的正负，然后求其所有外力做功的代数和；求动能变化时，应明确动能没有负值，动能的变化为末动能减去初动能。
2018-2019学年高中物理(教科版)必修二课件第四章机械能及其守恒定律2.4.5
滑时，力F做正功，机械能增加；小球沿光滑半圆形固定轨道下滑，只有重力做功，
小球机械能守恒；用细线拴住小球绕O点来回摆动，只有重力做功，小球机械能守 恒，选项C、D正确。 答案 CD
完成·课前学习任务
探究·核心要点突破
学科素养落实
判断机械能是否守恒应注意的问题 (1)物体在共点力作用下所受合外力为0是物体处于平衡状态的条件。物体受到的 合外力为0时，它一定处于匀速直线运动状态或静止状态，但物体的机械能不一 定守恒。 (2)合外力做功为0是物体动能不变的条件。合外力对物体不做功，它的动能一定 不变，但它的机械能不一定守恒。
完成·课前学习任务 探究·核心要点突破 学科素养落实
[试题案例] [例1] (多选)如图，物体m机械能守恒的是(均不计空气阻力)( )
完成·课前学习任务
探究·核心要点突破
学科素养落实
解析
物块沿固定斜面匀速下滑，在斜面上物块受力平衡，重力沿斜面向下的分力
与摩擦力平衡，摩擦力做负功，机械能减少；物块在力F作用下沿固定光滑斜面上
他阻力)
图1
完成·课前学习任务 探究·核心要点突破 学科素养落实
过山车下滑时，过山车受哪些力作用？各做什么功？动能和势能怎么变化？机械能守 恒吗？ 答案 过山车下滑时，如果忽略阻力作用，过山车受重力和轨道支持力作用；重力做 正功，支持力不做功，动能增加，重力势能减少，机械能保持不变。
完成·课前学习任务
下滑，物体受重力和支持力作用，但支持力不做功；
(3)对于物体系统来说，除系统内的重力和弹力做功之外，外力不做功，有内力做功， 但内力做功的代数和为零。
完成·课前学习任务 探究·核心要点突破 学科素养落实
2.机械能守恒的判断方法 判断机械能是否守恒的三种基本方法。 (1)做功条件分析法 应用机械能守恒的条件进行判断。分析物体(或系统)的受力情况(包括内力和外力)， 明确各力做功的情况，若只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数 和为零，则物体(或系统)的机械能守恒。 (2)能量转化分析法 从能量转化的角度进行判断。若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互 转化，机械能也没有转化成其他形式的能(如内能)，则系统的机械能守恒。 (3)增减情况分析法 直接从机械能的各种形式的能量增减情况进行判断。若系统的动能与势能均增加或均 减少，则系统的机械能不守恒；若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统 的机械能不守恒。
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备课资料参考
教学建议
1.在讲述动能和动能定理时,教材没有把二者分开讲述,而是以功能关系为线索,同时引入了动能的定义式和动能定理.这样叙述思路简明,能充分体现功能关系这一线索.考虑到初中已经讲过动能的概念,这样叙述学生接受起来也不会有什么困难,而且可以提高学习效率.
2.关于动能的概念,学生虽然在初中已经学习过,但是对它的定量表达式及推理过程并不清楚.因此,在教学中要通过实验和实例,根据功的概念和牛顿第二定律及运动学公式推理得出.在推理过程中,要渗透“功是能量转化的量度”的观点.
3.动能定理实际上是一个质点的功能关系,它贯穿于这一章教材,也是这一章的重点.为了使学生加深理解动能定理的推导过程,可建议学生课后独立进行推导,这样可以加深对功能关系的认识,提高学生的推导能力.
资源参考
动能武器叩响世纪之门
近些年,世界各军事强国为消除弹道导弹的威胁,都在着力研究和构建各种类型的导弹防御系统.但到目前为止,包括美国在内仍缺乏有效的弹道导弹防御手段,而从新概念技术发展看,动能武器日趋成熟,且越来越受到青睐,为此各国都加大了动能武器研制的力度.
动能武器,又称超高速射弹武器,或超高速动能导弹.动能武器的威力是通过射弹的动能来衡量的,由动力学知识可以知道,只要动能导弹有一定的速度,并利用适当的碰撞几何条件,就能很容易地将目标摧毁.
动能武器主要是由超高速发射装置(即推进系统)、探测系统、制导系统和射弹等几个部分组成.超高速发射装置提供射弹达到高速所需的动力,它可以是火炮、火箭、电场或磁场加速装置;探测系统用于探测、识别和跟踪目标,是动能武器的“眼睛”;传感器是探测系统的灵魂;制导系统是动能武器的“大脑”.根据推进系统的推进原理不同,动能武器可以分为火箭型、电磁型和电热型三类.
根据作战范围的不同,动能武器可以分为战略、战区和战术应用几类.而根据攻击对象的不同,又可以分为反装甲动能武器、反飞机动能武器、反导弹动能武器、反卫星动能武器等.根据武器平台的不同,还可分为天基、空基(机载)、地基(固定或移动)和舰载动能武器几类.。