高三王哲物理动能定理（动能和动能定理）

一、动能：四性

物体由于位置而具有的能量叫做“势能”（位能），物体由于运动而具有的能量叫做“动能”。据测算，足球运动员射门瞬间，足球的速度可达100km/h.足球的速度那么大，它有很大的动能，这个动能是怎么产生的呢？生：足球运动员给球一个力，并在力的方向上发生了位移，总而言之就是人对足球做了功；

由此可见：外力对物体做功会引起物体动能的变化。今天来研究外力做功和物体动能变化之间的关系。

二、合外力做功与动能的关系——动能定理

小车在斜面上静止，重力下滑分力刚好与摩擦力平衡，此时用一个钩码通过定滑轮和小车连接，小车会受到拉力F的作用，这个力是小车受到的合外力。设：小车的初速度为v1,末速度为v2，下滑的距离为l，加速度为a，试求拉力F在这个过程中对小车做的功是多少？代入表达式：

观察发现等号右边两式具有共同的母版，可归纳为：

这个式子中是不是包含v2，并且正比于v2？这与对动能的预期吻合的很好。把它记做物体动能的表达式，有：

.关于物体的动能，需要了解四个性质：

1.相对性。

机场跑道附近要安装一些喇叭或者电磁设备驱赶鸟类，鸟儿一靠近就浑身不舒服，以此防止鸟类误撞飞机。有同学想：鸟儿区区肉体凡胎就算撞到飞机上又会对钢铁制成的飞机造成什么威胁呢？那你可要大吃一惊了！如果在飞机飞行时撞上飞机是相当恐怖的一件事，全球每年都有因鸟撞击而发生的空难。那鸟儿何以有如此大的威力呢？原因是以飞机为参考系它会具有极大的相对速度。鸟儿以大地为参考系，自身飞行的速度并不快，只有5m/s左右，但飞机起飞时速度能达到300m/s.若二者相向飞行，合速度等于二者速度之和，即：305m/s.假设鸟的质量为2kg，则其具有的动能是相当大的：

相当于几颗手榴弹爆炸时释放的能量，当然会给飞机撞一个大窟窿来。描述物体的速度要 相对于一定的参考系，动能的表达式中含有速度，也继承了这一特点——具有相对性。

2.任意性。动能的描述中参考系的选取是任意的，刚才是以飞机为参考系描述鸟的动能。一般而言，为了统一、方便，选地面为参考系。

3.标量性。

一小球从一定高度下抛，初速度为10m/s，到地面无能量损失弹起，回到原来的高度，速度大小依然为10m/s.设竖直向下为正方向，则：v1=10m/s,v2=-10m/s，这一过程中小球的动能是否发生改变？由于：

故小球动能不变。我们发现：物体的动能只与质量以及速度大小（速率）有关，与速度的方向无关。也就是说：动能是一个只与大小有关而与方向无关的标量。由此来判断：速度改变，动能不一定改变；动能改变，速度一定改变；动能不变，平衡不一定实现。

4.状态性。牛顿运动定律只能解决恒力做功或在规律变化的力作用下做功的问题，能解决无规则的变力做功问题吗？超出能力范围了，黔驴技穷。对于力的图像不规则的运动，无法使用图像法。遇到变力做功问题，如汽车启动问题

问：前一段变加速运动汽车所受牵引力做功怎么办呢？牛一、二、三都胜任不了，只能用动能定理来解决。只需要用该段过程的末动能减去初动能即可：

与过程无关。动能是一个只与初、末状态有关的“状态量”。它的好处是：使用简单、范围广：适用于任何力（恒力、变力）做功；以及任何运动形式（匀速、匀变速、非匀变速运动）。

以上是有关“动能”的知识点，接下来进入描述动能的规律的学习——“动能定理”。其实，黑板上已经浮现出了这条定理，只要把等式

左边和右边联立，即：

这个表达式经过解剖，可以从等号两边来分析。

等号左边的力F指的是物体受到的合外力，而WF指的是合外力做的总功，相当于是“多力做功问题”。怎么处理呢？根据情况的不同，分为两种方法：

①各分力在全过程中可以发生变化，；

②各分力在全过程中不变，即为恒力时：

等号右边为末态的动能减去初态的动能，得到的差就是动能的改变量，即：

可以看出：合力做正功，动能增加，即：

另外也可以得到：合力做负功，动能减少，即：

由此，可以得出动能定理的物理意义：

①等号左边是对物体做的功，等号右边是动能的变化量，是能量。这就说明功和能量可以相互转化，再次验证了“功是能量转化的量度”这个基本结论。很多饮料，比方说“脉动”的广告定位是什么？“维生素功能饮料”。功和能是分不开的，二者具有相同的本质，只不过形成了两种表现形式，它们的单位都是焦耳（J）；

三、动能定理应用

①分过程动能定理 ②全过程动能定理

【板书】

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