高中物理 第七章 机械能守恒定律 7 动能和动能定理课件 新人教版必修2.ppt

7动能和动能定理 1 知道动能的单位 符号和表达式 会根据动能的表达式计算运动物体的动能 2 能从牛顿第二定律和运动学公式导出动能定理 理解动能定理的物理意义及应用动能定理的优越性 3 理解做功的过程就是能量转化或转移的过程 会用动能定理处理单个物体的有关问题 教学目标 重点 动能定理及其应用 难点 对动能定理的理解和应用 重点难点 本节在讲述动能和动能定理时 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 同时考虑到初中已经学过动能的概念 这样叙述 学生容易接受 通过本节的学习 应使学生理解动能定理的推导过程 清楚动能定理的适用条件 通过对比分析使学生体会到应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的不同点 即运用动能定理解题由于不涉及物体运动过程中的加速度和时间 因此用它来处理问题有时比较方便 教学建议 导入一 师 在前几节我们学过 当力对一个物体做功的时候一定对应于某种能量形式的变化 例如重力做功对应于重力势能的变化 弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化 本节来探究寻找动能的表达式 在本章 1 追寻守恒量 中 已经知道物体由于运动而具有的能叫作动能 大家先猜想一下动能与什么因素有关 生 应该与物体的质量和速度有关 我们现在通过实验粗略验证一下物体的动能与物体的质量和速度有什么样的关系 新课导入 师 让质量不同的滑块从同一高度滑下 可以看到什么现象 生 让质量不同的滑块从同一高度滑下 可以看到 质量大的滑块把木块推得远 对木块做的功多 师 说明什么问题 生 从相同的高度滑下 具有的末速度是相同的 可在物体后面连接纸带通过打点计时器验证 之所以对外做功的本领不同 是因为物体的质量不同 在速度相同的情况下 质量越大 物体对外做功的能力越强 也就是说物体由于运动而具有的能量越多 新课导入 师 那么把这个问题总结一下 得出的结论是什么呢 实验演示或举例说明 让滑块a从光滑的导轨上滑下 与静止的木块相碰 推动木块做功 师 让同一滑块从不同的高度滑下 可以看到什么现象 生 让同一滑块从不同的高度滑下 可以看到 高度大时滑块把木块推得远 对木块做的功多 师 说明什么问题 生 高度越大 滑到底端时速度越大 在质量相同的情况下 速度越大 对外做功的本领越强 说明物体由于运动而具有的能量越多 新课导入 导入二 板书 一 动能提问 在初中我们学过动能的初步知识 那么什么是物体的动能 板书 1 定义 物体由于运动而具有的能量叫动能 提问 物体的动能大小和哪些因素有关呢 你有什么方法可以证明 引导学生重复初中所做的滑块撞击木块的实验 归纳 物体能够对外做功的本领越大 物体的能量就越大 实验中滑块的质量和速度越大 对外做功的本领越大 说明动能和物体的质量和速度有关 提问 那么 到底如何定量地表示动能呢 新课导入 过渡 上一节课我们研究了做功和物体速度变化的关系 两者之间有什么关系 提问 那么比例系数为多少呢 如何去确定呢 设计情景 如图所示 某物体的质量为m 在与运动方向相同的恒力f的作用下发生一段位移l 速度由v1增加到v2 求做功和速度变化的关系 选择学生的答案 投影学生的解答过程 归纳 总结 根据牛顿第二定律 f ma 新课导入 新课导入 1 定义 物体由于 而具有的能量叫作动能 2 表达式 ek 3 标量性 动能是 量 且没有 与运动方向 4 相对性 动能具有相对性 参考系不同 动能就不同 一般选 为参考系 动能 知识必备 知识点一 运动 标 负值 无关 地面 1 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 2 表达式 w 如果物体同时受到几个力的作用 则w为 3 动能定理既适用于恒力做功的情况 也适用于 做功的情况 既适用于直线运动 也适用于 运动 动能定理 知识必备 知识点二 动能的变化 合力做的功 变力 曲线 想一想 动能可能为负值吗 要点总结 1 动能是标量 只有 而没有 动能没有负值 与物体的速度方向无关 2 动能是 具有瞬时性 物体在某一状态的动能由物体的 和该状态下物体的 共同决定 3 物体的动能具有相对性 由于对不同的参考系 同一物体的瞬时速度有不同值 所以在同一状态下物体的动能也有不同值 一般地 如果没有特别说明 物体的动能均是相对于 的 学习互动 对动能的理解 考点一 大小 方向 状态量 质量 速度 地面 例1关于动能 下列说法错误的是 a 凡是运动的物体都具有动能b 动能没有负值c 质量一定的物体 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 学习互动 答案 d 学习互动 点评 注意速度是矢量而动能是标量 想一想 动能定理适用于变力做功问题吗 要点总结 1 牛顿第二定律和动能定理的比较 学习互动 对动能定理的理解 考点二 合外力 加速度 合外力的功 动能变化 ma ek2 ek1 学习互动 例2一辆汽车以v1 6m s的速度沿水平路面行驶时 急刹车后能滑行x1 3 6m 如果以v2 8m s的速度行驶 在同样路面上急刹车后滑行的距离x2应为 a 6 4mb 5 6mc 7 2md 10 8m 学习互动 答案 a 学习互动 想一想 在同一高度以相同的速率将手中的小球以上抛 下抛 平抛三种不同方式抛出 落地时小球的速度 动能是否相同 要点总结 动能定理的应用步骤1 明确研究对象及所研究的物理过程 2 对研究对象进行受力分析 并确定各力所做的功 求出这些力做功的 3 确定始 末态的动能 未知量用符号表示 根据动能定理列出方程 注意方程的左边是总功 方程的右边是动能的变化 4 求解方程 分析结果 解出需要的值 在适当的情况下做些必要的讨论 学习互动 考点三 代数和 w总 ek2 ek1 动能定理的基本计算 学习互动 图7 7 1 学习互动 答案 d 学习互动 图7 7 2 学习互动 答案 16j 解析 设小物块在由a运动至b过程中克服摩擦力做功为w 对小物块由a运动至c过程运用动能定理得mgr w mgr 0解得w mgr 1 16j 点评 应用动能定理解题时 在分析过程的基础上 不必探究物体运动过程中状态变化的细节 只需要考虑整个过程中各个力做的总功及物体的初动能和末动能 备用习题 1 下面有关动能的说法正确的是 a 物体只有做匀速运动时 动能才不变b 物体做平抛运动时 水平方向速度不变 物体的动能也不变c 物体做自由落体运动时 重力做功 物体的动能增加d 物体的动能变化时 速度不一定变化 速度变化时 动能一定变化 答案 c 解析 物体只要速率不变 动能就不变 a错误 做平抛运动的物体动能逐渐增大 b错误 物体做自由落体运动时 其合力等于重力 重力做正功 物体的动能增加 故c正确 物体的动能变化时 速度的大小一定变化 故d错误 备用习题 2 子弹以某速度击中静止在光滑水平面上的木块 当子弹进入木块的深度为x时 木块相对水平面移动的距离为x 2 则木块获得的动能 ek1和子弹损失的动能 ek2之比为 答案 1 3 备用习题 3 如图所示 斜面长为s 倾角为 一物体质量为m 从斜面底端的a点开始以初速度v0沿斜面向上滑行 斜面与物体间的动摩擦因数为 物体滑到斜面顶端b点时飞出斜面 最后落在与a点处于同一水平面上的c处 则物体落地时的速度大小为多少 备用习题 备用习题 答案 a 自我检测 1 对动能的理解 多选 关于质量一定的物体的速度和动能 下列说法中正确的是 a 物体的速度发生变化 其动能一定发生变化b 物体的速度保持不变 其动能一定不变c 物体的动能发生变化 其速度一定变化d 物体的动能保持不变 其速度可能变化 答案 bcd 解析 分析本题要注意速度v是矢量 速度变化时既可能是只有速度的大小发生变化 也可能是只有速度的方向发生变化 还有可能是速度的大小和方向同时变化 而动能ek是一个标量 只有速度的大小发生变化时 动能才是变化的 自我检测 2 对动能定理的理解 质点所受的合力f随时间变化的规律如图7 7 3所示 力的方向始终在一条直