高中物理 第7章 第7节动能和动能定理课件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修2 万有引力与航天 第七章 1 1 1集合的概念 第七节动能和动能定理 第七章 1 1 1集合的概念 流动的空气具有动能 台风 龙卷风可以拔起大树 掀翻车辆 流动的水具有动能 可以推动水磨 冲击水轮机发电 飞行的子弹具有动能 可以射穿物体 那么物体动能的大小与哪些因素有关呢 怎样定量地表示物体动能的大小呢 1 定义 物体由于 而具有的能叫动能 2 表达式 ek 3 单位 与功的单位相同 国际单位 1kg m2 s2 1n m 1j4 标矢性动能是 只有大小 并且是状态量 动能 运动 焦耳 j 标量 1 定理内容力在一个过程中对物体所做的功 等于物体在这个过程中 的变化 2 表达式w ek2 ek1 动能定理 动能 初动能 末动能 合外力 代数和 3 适用范围动能定理的研究对象是单个物体 或者是可以看成单一物体的物体系 1 动能定理既适用于恒力做功 也适用于 做功 2 动能定理既适用于直线运动 也适用于 运动 变力 曲线 4 功能关系 1 合力做正功 物体动能 其他形式的能转化为动能 2 合力做负功 物体动能 动能转化为其他形式的能 增加 减少 一 对动能的理解1 动能是标量 没有负值2 动能是状态量 与物体的质量和速率有关3 动能具有相对性 对不同的参考系 物体的速度有不同的瞬时值 也就有不同的动能 4 动能具有瞬时性 与某一时刻或某一位置的速率相对应 特别提醒 物体速度变化 如速度的大小不变 方向变化 则物体的动能不一定变化 而动能变化 则速度一定变化 下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据 分析数据可以得出 对物体动能大小影响较大的因素是 你这样判断的依据是 二 对动能定理的理解1 表达式的理解 1 公式w ek2 ek1中w是合外力做的功 不是某个力做的功 w可能是正功 也可能是负功 2 ek2 ek1分别是末动能和初动能 ek2可能大于ek1 也可能小于ek1 2 w的求法动能定理中的w表示的是合外力的功 可以应用w f合 lcos 仅适用于恒定的合外力 计算 还可以先求各个力的功再求其代数和 w w1 w2 wn 3 动能定理公式中等号的意义 1 数量关系 即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系 可以通过计算物体动能的变化 求合力的功 进而求得某一力的功 2 单位相同 国际单位都是焦耳 3 因果关系 合外力的功是物体动能变化的原因 4 适用范围动能定理应用广泛 直线运动 曲线运动 恒力做功 变力做功 同时做功 分段做功等各种情况均适用 特别提醒 1 动能定理说明了外力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系和数量关系 不可理解为功转变成了物体的动能 而是意味着 功引起物体动能的变化 即物体动能的变化是通过外力做功的过程来实现的 2 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 怀化市2013 2014学年高一下学期期末 某同学用200n的力将质量为0 44kg的足球踢出 足球以10m s的初速度沿水平草坪滚出60m后静止 则足球在水平草坪上滚动过程中克服阻力做的功是 a 4 4jb 22jc 132jd 12000j答案 b 2 注意事项 1 动能定理的研究对象可以是单一物体 或者是可以看做一物体的物体系统 2 动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式 当题目涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理 处理曲线运动中的速率问题时也要优先考虑动能定理 3 若过程包含了几个运动性质不同的分过程 既可分段考虑也可整个过程考虑 但求功时 有些力不是全过程都做功 必须根据不同的情况分别对待求出总功 4 应用动能定理时 必须明确各力做功的正 负 当一个力做负功时 可设物体克服该力做功为w 将该力做功表达为 w 也可以直接用字母w表示该力做功 使其字母本身含有负号 特别提醒 应用动能定理解题 关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析 并画出物体运动过程的草图 借助草图理解物理过程和各量关系 有些力在物体运动全过程中不是始终存在的 在计算外力做功时更应引起注意 四 动能定理与牛顿定律解题的比较两种思路对比可看出应用动能定理解题不涉及加速度 时间 不涉及矢量运算 运算简单 不易出错 山东师大附中2013 2014学年高一下学期检测 如图所示 在2014世界杯足球比赛时 某方获得一次罚点球机会 该方一名运动员将质量为m的足球以速度v0猛地踢出 结果足球以速度v撞在球门高h的门梁上而被弹出 现用g表示当地的重力加速度 则此足球在空中飞往门梁的过程中克服空气阻力所做的功应等于 答案 c 对动能及动能变化的理解 解析 力是改变物体速度的原因 物体做变速运动时 合外力一定不为零 但合外力不为零时 做功可能为零 动能可能不变 a b错误 物体合外力做功 它的动能一定变化 速度也一定变化 c正确 物体的动能不变 所受合外力做功一定为零 但合外力不一定为零 d错误 答案 c 在水平路面上 有一辆以36km h行驶的客车 在车厢后座有一位乘客甲 把一个质量为4kg的行李以相对客车5m 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 500jb 200jc 450jd 900j答案 c 用动能定理解决变力做功问题 答案 2900j 点评 如果是恒力做功问题往往直接用功的定义式可以求解 但遇到变力做功问题须借助动能定理等功能关系进行求解 潍坊市2013 2014学年高一下学期三校联考 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点很缓慢地移动到q点 如图所示 则力f所做的功为 a mglcos b flsin c mgl 1 cos d flcos 答案 c 解析 小球的运动过程是缓慢的 因而任一时刻都可看作是平衡状态 因此f的大小不断变大 f做的功是变力功 小球上升过程只有重力mg和f这两个力做功 由动能定理得wf mgl 1 cos 0 所以wf mgl 1 cos 用动能定理处理多过程问题 直管道组成 200 管道和 9 管道两者间有一小缝隙p 现让质量m 0 5kg的闪光小球 可视为质点 从距a点高h 2 4m处自由下落 并由a点进入轨道ab 已知小球到达缝隙p时的速率为v 8m s g取10m s2 求 1 小球通过粗糙管道过程中克服摩擦阻力做的功 2 小球通过 9 管道的最高点n时对轨道的作用力 3 小球从c点离开 9 管道之后做平抛运动的水平位移 答案 1 2j 2 35n 3 2 77m 点评 1 应用动能定理解决多过程问题时 要根据题目所求解的问题选取合适的过程 可以分过程 也可以整过程一起研究 2 在运动过程中 物体受到的某个力可能是变化的或分阶段存在的 应用动能定理列式时要注意这种力做功的表达方式 将质量m 2kg的一个小球从离地面h 2m高处由静止开始释放 落入泥潭并陷入泥中h 5cm深处 不计空气阻力 求泥对小球的平均阻力 g取10m s2 答案 820n 探究 应用 1 如果鸡蛋不被摔坏 直接撞击地面速度最大不能超过多少 2 如果使用该装置 鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离x至少为多少 小数点后面保留两位数字 英才中学2013 2014学年高一下学期期末 如图所示 演员正在进行杂技表演 由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于 a 0 3jb 3jc 30jd 300j答案 a 易错点 误把变力作为恒力引起错解案例 如图所示 用竖直向下的恒力f通过跨过光滑定滑轮的细线拉动光滑水平面上的物体 物体沿水平面移动过程中经过a b c三点 设ab bc 物体经过a b c三点时的动能分别为eka ekb ekc 则它们间的关系是 a ekb eka ekc ekbb ekb ekaekc ekbd ekc 2ekb易错分析 由于ab bc所以误认为从a到b和从b到c的过程中f做的功相等 选a 正确解答 由动能定理得 ekb eka wab ekc ekb wbc 由于物体所受的重力和支持力不做功 因此合外力做的功就等于拉力所做的功 由几何关系可知 从a运动到b的过程中 力f作用