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

第7节动能和动能定理 一 动能阅读教材第71 72页 动能的表达式 部分 知道动能的概念及表达式 1 大小 ek 2 单位 国际单位制单位为 1j 1 n m 1kg m2 s2 焦耳 3 标矢性 动能是 只有 没有方向 标量 大小 思维拓展 1 做匀速圆周运动的物体动能怎样变化 2 动能不变的物体是否一定处于平衡状态 答案 1 不变 由于匀速圆周运动的线速度大小不变 故做匀速圆周运动的物体动能保持不变 2 不一定 动能不变的物体可能只是速度大小不变 如果速度方向发生改变 就不是平衡状态了 二 动能定理阅读教材第72 74页 动能定理 部分 会推导出动能定理表达式 知道动能定理内容及表达式 初步了解动能定理的适用范围 1 推导 如图1所示 物体的质量为m 在与运动方向相同的恒力f的作用下发生了一段位移l 速度由v1增加到v2 此过程力f做的功为w ma fl 2al 2 内容 力在一个过程中对物体做的功 等于物体在这个过程中 3 表达式 w 4 适用范围 既适用于 做功 也适用于 做功 既适用于 运动 也适用于 运动 动能的变化 ek2 ek1 恒力 变力 直线 曲线 思维拓展歼 15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机 如图2所示 图2 1 歼 15战机起飞时 合力做什么功 速度怎么变化 动能怎么变化 2 歼 15战机着舰时 阻拦索对战斗机做什么功 战斗机的动能怎么变化 答案 1 正功增加增加 2 负功减小 要点归纳 动能 动能定理的理解 1 动能的 三性 1 相对性 选取不同的参考系 物体的速度不同 动能也不同 一般以地面为参考系 2 标量性 只有大小 没有方向 只有正值 没有负值 3 状态量 动能是表征物体运动状态的物理量 与物体的运动状态 或某一时刻的速度 相对应 2 动能变化量的理解 1 表达式 ek ek2 ek1 2 物理意义 ek 0 表示动能增加 ek 0 表示动能减少 3 变化原因 力对物体做功是引起物体动能变化的原因 合力做正功 动能增加 合力做负功 动能则减少 3 动能定理的理解 1 表达式 w ek ek2 ek1 式中的w为外力对物体做的总功 2 研究对象及过程 动能定理的研究对象可以是单个物体 也可以是相对静止的系统 动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段 也可以是运动全过程 3 普遍性 动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出 但动能定理本身既适用于恒力作用过程 也适用于变力作用过程 既适用于物体做直线运动的情况 也适用于物体做曲线运动的情况 精典示例 例1 下列关于运动物体所受合力做功和动能变化的关系正确的是 a 如果物体所受合力为0 则合力对物体做的功一定为0b 如果合力对物体所做的功为0 则合力一定为0c 物体在合力作用下做变速运动 动能一定发生变化d 物体的动能不变 所受合力一定为0 解析由功的定义可知 选项a正确 如果合力做的功为0 但合力不一定为0 例如物体的合力和运动方向垂直而不做功 选项b错误 物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变 所以 做变速运动的物体 动能可能不变 选项c错误 物体动能不变 只能说合力不做功 但合力不一定为0 选项d错误 答案a 针对训练1 有一质量为m的木块 从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点 如图3所示 如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变 则以下叙述正确的是 图3 a 木块所受的合力为零b 因木块所受的力对其都不做功 所以合力做的功为零c 重力和摩擦力的合力做的功为零d 重力和摩擦力的合力为零 解析物体做曲线运动 速度方向变化 加速度不为零 故合力不为零 a错误 速率不变 动能不变 由动能定理知 合力做的功为零 而支持力始终不做功 重力做正功 所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零 但重力和摩擦力的合力不为零 c正确 b d错误 答案c 要点归纳 动能定理的应用 1 应用动能定理解题的步骤 1 选取研究对象 明确并分析运动过程 这个过程可以是单一过程 也可以是全过程 2 对研究对象进行受力分析 注意哪些力做功或不做功 3 写出该过程中合力做的功 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 注意动能增量是末动能减初动能 2 动力学问题两种解法的比较 两种思路对比可以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 精典示例 例2 如图4所示 物体沿曲面从a点无初速度滑下 滑至曲面的最低点b时 下滑的高度为5m 速度为6m s 若物体的质量为1kg 则下滑过程中物体克服阻力所做功为 g取10m s2 图4 a 50jb 18jc 32jd 0j 答案c 例3 如图5所示 物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑 然后滑上由小圆弧与斜面连接的水平面 若物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为0 4 斜面倾角为37 求物体能在水平面上滑行的距离 sin37 0 6 cos37 0 8 图5 解析对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示 方法一分过程列方程 设物体滑到斜面底端时的速度为v 物体下滑阶段fn1 mgcos37 故f1 fn1 mgcos37 由动能定理得 设物体在水平面上运动过程前进的距离为x2 摩擦力f2 fn2 mg由动能定理得 由以上各式可得x2 3 5m 方法二全过程列方程 mgx1sin37 mgcos37 x1 mgx2 0代入数值解得x2 3 5m 答案3 5m 针对训练2 某人把质量为0 1kg的一块小石头 从距地面为5m的高处以60 角斜向上抛出 抛出时的初速度大小为10m s 则当石头着地时 其速度大小约为 g取10m s2 不计空气阻力 a 14m sb 12m sc 28m sd 20m s 答案a 1 对动能的理解 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 解析物体只要速率不变 动能就不变 a错误 动能是标量 不能分解 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 速度一定变化 速度变化时 动能不一定变化 故d错误 答案c 2 对动能定理的理解 多选 一物体做变速运动时 下列说法正确的有 a 合力一定对物体做功 使物体动能改变b 物体所受合力一定不为零c 合力一定对物体做功 但物体动能可能不变d 物体加速度一定不为零 解析物体的速度发生了变化 则合力一定不为零 加速度也一定不为零 b d正确 物体的速度变化 可能是大小不变 方向变化 故动能不一定变化 合力不一定做功 a c错误 答案bd 3 对动能定理的应用 多选 某人用手将1kg的物体由静止向上提起1m 这时物体的速度为2m s g取10m s2 则下列说法正确的是 a 手对物体做功12jb 合力做功2jc 合力做功12jd 物体克服重力做功10j 答案abd 4 对动能定理的应用 甲 乙两辆汽车的质量之比m1 m2 2 1 它们刹车时的初动能相同 若它们与水平地面之间的动摩擦因数相同 则它们滑行的距离之比s1 s2等于 a 1 1b 1 2c 1 4d 4 1 解析对两辆汽车由动能定理得 m1gs1 0 ek m2gs2 0 ek s1 s2 m2 m1 1 2 b正确 答案b 5 对动能定理的应用 质量为m的物体静止在水平桌面上 它与桌面之间的动摩擦因数为 物体在水平力f作用下开始运动 发生位移x1时撤去力f 问物体还能运动多远 解析研究对象 质量为m的物体 研究过程 从静止开始 先加速 后减速至零 受力分析 运动过程草图如图所示 其中物体受重力 mg 水平外力 f 弹力 fn 滑动摩擦力 ff 设加