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

现代战斗机和攻击机的起飞时速 大都在250 350km h 如果自行加速滑跑 至少需要2000 3500m长的跑道 但目前世界上最大的航空母舰飞行甲板也不过为330m 在这种情况下 舰上的飞机怎样做到起飞无误呢 磁悬浮列车在牵引力的作用下 不计阻力 速度逐渐增大 列车的动能如何变化 变化的原因是什么 它的动能大小与什么因素有关系呢 通过上节的实验 我们已经知道力对物体做功与物体速度变化的关系 即w v2 这个结果向我们提示 物体动能的表达式中可能包含v2这个因子 本节我们将用数学的方式进行理论推导 如果理论和实验结论相吻合 结论就是正确的 同一辆卡车 速度大的和速度小的谁动能大 问题 结论 一辆大卡车和一辆小轿车以相同的速度运动 谁的动能大 1 动能的概念 物体由于运动而具有的能叫动能 一 动能 2 影响动能大小的因素 物体的动能与物体的质量和速度有关 质量越大 速度越大 物体所具有的动能也就越大 2 该过程中f产生的加速度是多少 3 能否用v1 v2表示位移l 4 将 2 3 式代入 1 式将得到什么 情景一 如图所示 一个质量为m的物体在恒力f的作用下沿光滑水平面由a位置运动到b位置 前进的位移为l a位置时的速度为v1 b位置时的速度为v2 w用m v1 v2表示 1 该过程中f做多少功 情景二 一质量为m的物体 从一定高处自由下落 落地时速度为v 求此过程力对物体做功是多少 用题中给出符号表示 情景三 一质量为m物体沿一定高度的光滑斜面从顶端以速度v1下滑 当它滑到斜面底端时的速度大小为v2 求此过程力对物体做功是多少 用题中给出符号表示 wg mgh1 mgh2 对照可知必然是一种能量 而且是与物体的速度相关的能量 就是我们探究的动能的表达式 ek 1 动能的概念 物体由于运动而具有的能叫动能 一 动能 2 动能的计算式 3 在国际单位制中的单位也是焦耳 j 4 动能的特点 1 动能是标量 且具有非负性 动能只与物体的速度大小有关 与速度方向无关 且速度对动能影响比质量大 2 动能是状态量 v是瞬时速度 在某一时刻 物体具有一定的速度 也就具有一定的动能 3 动能具有相对性 相对不同的参考系 物体速度有不同的瞬时值 也就具有不同的动能 一般都以地面为参考系研究物体的运动 练习 4倍 2倍 8倍 不变 力在一个过程中对物体所做的功 等于物体在这个过程中动能的变化 这个结论就叫动能定理 w mv22 mv12 2 动能定理的表达式 二 动能定理 1 动能定理的内容 w ek2 ek1w ek 问题2 如果物体受到几个力作用 动能定理中的w表示的物理意义是什么 合力所做的总功 mv22 mv12 合 w w合 ek2 ek1 ek 合力做的功 末态的动能 初态的动能 ek末 ek初的顺序不可颠倒 w为合力的功或各个外力做功的代数和 有正 负的区别 功的正负不能出现错乱 3 动能定理的一般式 例静止于粗糙水平面上的1kg的物体 在水平拉力作用下匀加速前进 水平拉力f 2n 物体与水平面间的动摩擦因数为0 1 物体在该力作用下运动了2m 速度从0变为2m s 试计算 1 拉力做的功 2 摩擦力 或重力 做的功 3 合力做的功 4 物体动能的变化 情景 如图所示 一个质量为m的物体在恒力f的作用下沿光滑水平面由a位置运动到b位置 前进的位移为l a位置时的速度为v1 b位置时的速度为v2 w用m v1 v2表示 4 动能定理的含义 1 因为动能定理中功和能均与参考系的选取有关 所以动能定理也与参考系的选取有关 中学物理中一般取地面为参考系 2 做功的过程是能量转化的过程 动能定理表达式中的 的意义是一种因果关系在数值上相等的符号 它并不意味着 功就是动能增量 也不意味着 功转变成了动能 而是意味着 功引起物体动能的变化 3 动能定理公式两边的每一项都是标量 因此动能定理是一个标量方程 4 若ek2 ek1 即w总 0 合力对物体做正功 物体的动能增加 若ek2 ek1 即w总 0 合力对物体做负功 物体的动能减少 方法二 动能定理 方法一 牛顿运动定律 例题1 一架喷气式飞机 质量m 5 0 103kg 起飞过程中从静止开始滑跑 当位移达到l 5 3 102m时 速度达到起飞速度v 60m s 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0 02倍 求飞机受到的牵引力 f合 f f阻 f kmg ma 分别用牛顿运动定律和动能定理求解 启发 此类问题 牛顿定律和动能定理都适用 但动能定理更简洁明了 应用动能定理解题一般步骤 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间 只关注某过程的初 末状态 不需考虑过程细节 尤其是求多过程 瞬间过程更有优势 1 明确对象和过程 通常是单个物体 2 作二分析 受力分析 确定各力做功及其正负 确定初 末速度 明确初末状态的动能3 由动能定理列方程 例题2 一质量为m 速度为v0的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l后停了下来 试求汽车受到的阻力 方法二 动能定理 方法一 牛顿运动定律 f合 0 f阻 ma 由动能定理得 分别用牛顿运动定律和动能定理求解 拓展1铁球从1m高处掉入沙坑 已知铁球在下陷过程中受到沙子的平均阻力为铁球重力的20倍 则铁球在沙中下陷的深度为多少m 解法一 分段列式 自由下落 沙坑减速 解法二 全程列式 问题4 动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况 该怎样理解 微元法 把过程分解为很多小段 认