海头高级中学2012-2013学年高一下学期物理《第七章动能和动能定理》.ppt

第七节 动能和动能定理学.科.网,学习目标：1.明确动能的表达式及其含义 2.会用牛顿定律结合运动学规律推导出动能定理. 3理解动能定理及其含义，并能利用动能定理解决有关问题 重点难点：对动能定理的理解及应用,学.科.网,一、动能的表达式 自主探究 通过计算外力做的功来探究物体动能的变化 设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定合力F的作用下发生的位移为l，速度由v1增加到v2，如图771所示则F做的功为： W_学.科.网,Fl,学.科.网,由牛顿第二定律得Fma，由vv2al得 l_， 代入式得：W_ 图771,成功发现 1动能：物体由于_而具有的能 2表达式：Ek_ 3单位：国际单位是_，符号为J，1 J1 kgm2/s21 Nm.,运动,焦耳,动能,代数和,3.适用范围 (1)动能定理既适用于求恒力做功，也适用于求_做功 (2)动能定理既适用于直线运动，也适用于 _运动 注意：动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，应用动能定理时，只需要考虑运动过程中初末状态动能的变化量即可，因此应用动能定理处理问题有时比较方便,变力,曲线,学.科.网,1.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，具有瞬时性，是个状态量 2.动能变化量则是指物体的末动能减去初动能,即Ek2Ek1，描述的是从一个状态到另一个状态的变化量，即对应一个过程学.科.网,3.动能是标量且只取正值，而动能变化量有正负之分，Ek0表示物体的动能增加，Ek0表示物体的动能减少 4.动能具有相对性选不同的参考系，因物体速度不同，所以动能也就不同；而动能的变化量与参考系选取无关,关于物体的动能，下列说法中正确的是( ) A一个物体的动能可能小于零 B一个物体的动能与参考系的选取无关 C动能相同的物体的速度一定相同 D两质量相同的物体，动能相同，其速度不一定相同学.科.网,学.科.网,【答案】 D 【名师点评】 动能是标量，总是正值；速度是矢量，既有大小，又有方向,变式训练 1.关于对动能的理解，下列说法错误的是( ) A动能是机械能的一种表现形式，凡是运动的物体都具有动能 B动能总为正值 C一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；但速度变化时，动能不一定变化 D动能不变的物体，一定处于平衡状态 答案：D,1.物理意义 动能定理揭示了物体动能的变化是通过外力做功的过程(即力对空间的积累)来实现的，并且通过功来量度，即外力对物体做的总功对应着物体动能的变化若合力做正功,物体动能增加,其他形式的能转化为动能若合力做负功,物体动能减少，动能转化为其他形式的能学.科.网,学.科.网,动能定理依然表明功与动能变化在数值上是相等的，但是这并不意味着“功就是动能增量”,也不是“功转变成动能”，而是揭示了“功是引起物体动能的变化”的原因,2.应用动能定理时应注意的问题 (1)该式是标量式，式中的v是相对于同一参考系,一般指相对于地面 (2)对单一物体的单一过程，W指合外力做的功若对某一过程的不同阶段，物体受力情况发生变化，则W应是各力做功的代数和 (3)该式不仅适用于恒力做功,也适用于变力做功 (4)该式不仅适用于直线运动,也适用于曲线运动,3.动能定理的应用步骤 (1)确定研究对象和研究过程 (2)对研究对象进行受力分析 (3)写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功(注意功的正负)如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功 (4)写出物体的初、末动能 (5)按照动能定理列式求解,斜面AB与水平面夹角30，B点距水平面的高度h1 m，如图772所示一个质量为m的物体，从斜面底端以初速度v010 m/s沿斜面向上运动，物体与斜面间的动摩擦因数0.2，且物体脱离斜面以后的运动过程中空气阻力不计，求物体落到水平面上时的速度vC.(g取10 m/s2),图772 【思路点拨】 选全过程研究，摩擦力做的功为总功,【答案】 9.65 m/s,【规律总结】 应用动能定理时： 不必考虑速度方向； 对不涉及过程中的问题时，全程应用动能定理列式较为简单,变式训练 2.将质量m2 kg的金属小球从离地面H2 m的高处由静止释放，落入泥潭并陷入泥中h5 cm深处，不计空气阻力，g取10 m/s2.求泥潭对金属小球的平均阻力大小 图773,答案：820 N,1.动能定理与牛顿定律解题的比较,2.应用动能定理的优越性 (1)应用动能定理解题不涉及加速度、时间和矢量运算，运算简单不易出错 (2)应用动能定理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动能，并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理,不用考虑过程的细节 (3)一般情况下，由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题，用动能定理也可以求解，并且更为简捷,一架喷气式飞机，质量m5103 kg,起飞过程中从静止开始匀加速滑行的路程为x5.3102 m时，达到起飞速度v60 m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的k倍(k0.02)，求飞机受到的牵引力 【思路点拨】 飞机从静止开始做匀加速运动,所以可用牛顿运动定律和运动学公式求解，也可用动能定理求解,【答案】 1.8104 N,变式训练 3.一辆汽车以v16 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s13.6 m，如果以v28 m/s的速度行驶，在同样路面上急刹车后滑行的距离s2应为( ) A6.4 m B5.6 m C7.2 m D10.8 m,动能定理求解变力做功 前面已经介绍了变力做功计算的四种方法，这四种方法从某种意义说都是在已知力和位移的条件下，应用功的公式求解若物体在变力作用下初、末状态已知,应用动能定理求该力做的功较为简便,这也是计算变力做功的常用方法,经典案例 如图774所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移到Q点,则力F所做的功为( ) 图774,Amglcos BFlsin Cmgl(1cos) DFlcos 【审题指导】 因为是一缓慢过程，故小球时刻处于平衡状态又因为力F为变力，无法利用功的定义式求解，但可应用动能定理求解,【解题样板】 由动能定理得WFWG0 又WGmgl(1cos) 所以WFmgl(1cos)，C正确 【