高中物理 第七章 机械能守恒定律 第七节 动能和动能定理课件 新人教版必修2.ppt

1 理解动能的概念 熟练计算物体的动能 2 会用动能定理解决力学问题 掌握用动能定理解题的一般步骤 3 理论联系实际 学习运用动能定理分析解决问题的方法 第七节动能和动能定理 引入 思考 1 功和能的关系是什么 重力做功与重力势能变化的关系是什么 2 什么是物体的动能 物体的动能与什么因素有关 功是能量转化的量度 物体能量变化的多少是用做功的多少来量度 即w ewg mgh1 mgh2 物体由于运动而具有的能叫动能 物体的动能跟物体的质量和速度有关系 物体的质量越大 速度越大 它的动能就越大 思考题 一架飞机在牵引力的作用下 不计阻力 在起飞跑道上加速运动 分析 1 飞机的动能如何变化 2 飞机的动能变化的原因是什么 由于牵引力对飞机做功 导致飞机的动能不断增大 因为飞机的速度越来越大 所以飞机的动能在不断增大 1 试根据以下情景 水平面光滑 物体质量为m 初速度为v1 物体受到与初速度同向的恒力f 末速度为v2 1 推导力f做功的表达式 2 猜想动能的表达式 谈谈你的依据是什么 二 探究动能表达式 1 试根据以下情景 水平面光滑 物体质量为m 初速度为v1 物体受到与初速度同向的恒力f 末速度为v2 1 推导力f做功的表达式 2 猜想动能的表达式 谈谈你的依据是什么 二 探究动能表达式 即 fs mv22 mv12 1 推导力f做功的表达式 2 猜想动能的表达式 谈谈你的依据是什么 结论 力在一个过程中对物体所做的功 或总功 等于mv2这个物理量的变化 二 探究动能表达式 探究动能表达式 分小组推导 1 质量为m的物体以初速v1 0自由落下 当下落距离为h时 速度为v2 2 一个初速为v1 质量为m的物体 在水平粗糙面上受到摩擦力f的作用下 发生一段位移s 速度减小到v2 3 一个初速为v1 质量为m的物体 沿光滑斜面运动了一段位移l 速度变为v2 4 一个初速为v1 质量为m的物体 在与运动方向相同的恒定外力f作用下 沿粗糙水平面运动了一段位移s 速度变为v2 其过程中受到的摩擦力为f 1 mgh mv22 mv12 mv22 结论一 物体只受重力作用 重力对物体所做的功等于mv2这个物理量的变化 2 fs mv22 mv12 结论二 物体只受一个阻力的情况下 阻力对物体所做的功等于mv2这个物理量的变化 3 mglsin mv22 mv12 4 fs fs f f s mv22 mv12 结论三 物体沿光滑斜面下滑 重力对物体所做的功等于mv2这个物理量的变化 结论四 物体既受动力又受阻力的情况下 合力对物体所做的功等于mv2这个物理量的变化 2 仔细研究动能表达式 从中可以获得哪些信息 a 动能的单位是什么 为什么 请推导 b 动能是矢量还是标量 可以为负值吗 c 动能有无相对性 为什么 d 动能是过程量还是状态量 为什么 一 动能1 定义 物体由于运动而具有的能叫动能 用ek表示 2 公式 ek mv2 物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半 3 物理意义 描述运动状态的物理量 动能是标量 且恒为正值 4 单位 焦 j 与功的单位相同5 动能是状态量6 动能具有相对性 讨论 1 质量一定的物体 1 速度变化 动能是否一定变化 2 动能变化 速度是否一定变化 2 以大小相等的速度分别竖直方向和水平方向抛出两个质量相等的物体a和b 抛出时两个物体的动能是否相同 为什么 如果a的速度加倍而b的质量减半 二者的动能谁大 3 思考 1 的左边的含义是什么 右边的含义是什么 2 物体动能变化的原因是什么 动能变化的数值与什么因素有关 第七节动能和动能定理 二 动能定理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动能的变化 这结论叫做动能定理 或w e 2 e 1 w表示合力对物体所做的功 e 2表示物体的末动能 e 1表示物体的初动能 2 数学表达式 w mv22 mv12 第七节动能和动能定理 例1 一个物体做变速运动时 下列说法正确的是 a 合外力一定对物体做功 使物体动能改变b 物体所受的合外力一定不为零c 合外力一定对物体做功 但物体动能可能不变d 物体的加速度一定不为零 bd 讨论 a 当合力对物体做正功时 物体动能如何变化 b 当合力对物体做负功时 物体动能如何变化 c 当合力对物体做为零时 物体动能如何变化 当合力对物体做正功时 末动能大于初动能 动能增加 当合力对物体做负功时 末动能小于初动能 动能减小 物体动能不变 四 动能定理的应用例2 一架喷气式飞机 质量 5 103kg 起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s 5 3 102 时 达到起飞速度 60 s 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0 02倍 0 02 求 飞机受到的牵引力 审题并思考 飞机初速度多大 末速度多大 飞机运动过程中水平方向受到哪些力的作用 各个力的大小和方向如何 用牛顿运动定律和动能定理求解本题 解法一 以飞机为研究对象 它做匀加速直线运动受到重力 支持力 牵引力和阻力作用 则f合 f kmg a 又 as 由 和 得 f 1 8 104n 解法二 以飞机为研究对象 它受到重力 支持力 牵引力和阻力作用 这四个力做的功分别为w w支 w牵 fs w阻 s 据动能定理得 fs kmgs mv2 0代入数据 解得f 1 8 104 动能定理与牛顿第二定律的区别 牛顿第二定律是矢量式 反映的是力与加速度的瞬时关系 动能定理是标量式 反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间 因此用它处理问题有时很方便 动能定理解题的方法和步骤 确定研究对象 画出草图 分析物体的受力情况 明确各个力所做的功 确定物体的初 末状态 明确物体在初 末状态的动能 根据动能定理列方程 求解 对结果进行分析讨论 画图析力理过程 建好坐标列方程 例3 物体质量为1 5kg 静止在光滑的水平面上 受到f 10n的恒力作用运动了10m 接着又在f 20n恒力作用下沿原方向运动了10m 问 物体运动的末速度是多少 小结 1 动能定理适用于单过程运动 也适用于多过程运动 2 动能定理适用于恒力做功 也适用于变力做功 例4 一小球用细绳相连系于天花板上 起初把小球拉直与悬点在同一水平线上 然后由静止释放 求小球运动到悬点的正下方时小球的速度 已知 悬线长为l 小结 动能定理不仅适用于直线运动 也适用于曲线运动 例5 如下图 三小球完全相同 均从离地面高h处无初速释放 不计摩擦 求小球的落地速度 小结 动能定理处理问题时 不需考虑物体运动细节 运动方向 用动能定理处理问题比牛顿定律方便 动能定理解题的优点 1 动能定理既适用于恒力做功又适用于变力做功 2 动能定理既适用于物体单过程做功又适用于多过程做功 3 动能定理既适用于物体做直线运动又适用于曲线运动 4 动能定理处理问题不需要考虑过程中的加速度 时间 运动方向等细节 处理问题比牛顿运动定律方便 动能定理解决问题的一般步骤 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 求出这些力的功的代数和 3 确定始 末态的动能 根据动能定理列出方程w合 ek2 ek1 4 求解方程 分析结果 巩固练习 1 下列说法中 正确的是 a 物体的动能不变 则其速度一定也不变b 物体的速度不变 则其动能也不变c 物体的动能不变 说明物体的运动状态没有改变d 物体的动能不变 说明物体所受的合外力一定为零 2 a b c三球自同一高度以相同速率抛出 a球竖直上抛 b球水平抛出 c球竖直下抛 设三球落地时的速率分别为va vb vc 则 a va vb vcb va vb vcc va vb vcd va vb vc 3 一个物体的速度从0增加到v 再从v增加到2v 前后两种情况下 物体动能的增加量之比为多大 4 将质量m 2kg的一块石头从离地面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 求泥对石头的平均阻力 g取10m s2 第七节动能和动能定理 小结 本节我们学习了动能和动能定理 重点是动能定理 难点是如何正确认识合力做功等于物体动能的增量 第七节动能和动能定