高中物理 第2章 能的转化与守恒 第1讲 动能的改变课件 鲁科版必修2.ppt

第2章 能的转化与守恒 第1讲动能的改变 目标定位1 理解动能的概念 知道动能的定义式 2 理解动能定理的内容及其表达式 能应用动能定理进行有关计算 栏目索引contentspage 一 动能 1 概念 物体由于而具有的能 2 表达式 ek 1 表达式中的速度是速度 2 动能是 填 矢 或 标 量 是 填 状态 或 过程 量 运动 瞬时 标 状态 3 单位 动能的国际单位是 简称焦 用符号j表示 焦耳 二 动能定理 1 推导 设物体的质量为m 初速度为v1 在与运动方向相同的合外力f的作用下发生一段位移s 速度增加到v2 如图1所示 此过程中力f做的功为w 则w f s 图1 2 内容及表达式 1 内容 合外力对物体所做的功等于 2 表达式 w合 物体动能的改变量 ek2 ek1 一 对动能的理解 1 动能是状态量动能与物体的运动状态 或某一时刻的速度 相对应 2 动能具有相对性 选取不同的参考系 物体的速度不同 动能也不同 但一般以地面为参考系 3 动能是标量 只有大小 没有方向 只有正值 没有负值 例1关于动能的理解 下列说法正确的是 a 凡是运动的物体都具有动能b 一定质量的物体 动能变化时 速度一定变化c 一定质量的物体 速度变化时 动能一定变化d 动能不变的物体 一定处于平衡状态 解析动能是由于物体运动而具有的能 所以运动的物体都具有动能 a项正确 由于速度是矢量 当方向变化时 若速度大小不变 则动能不变 故c项错误 但动能变化时 速度的大小一定变化 故b正确 动能不变的物体 速度的方向有可能变化 如匀速圆周运动 故d错误 答案ab 二 对动能定理的理解 1 力对物体做功是引起物体动能变化的原因 合外力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程 转化了多少由合外力做了多少功来度量 2 合力对物体做正功 即w 0 ek 0 表明物体的动能增大 合力对物体做负功 即w 0 ek 0 表明物体的动能减小 3 动能定理的适用范围 动能定理是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的 对于外力是变力 物体做曲线运动 物体经历多过程的情况同样适用 特别提醒 1 动能定理应用中的研究对象一般为单个物体 2 应用动能定理时 物体的位移 速度必须相对于惯性参考系 一般相对于地面 例2如图2所示 一质量为m 2kg的物体 以va 2m s的速度在水平面上通过a点 此后若在物体上施加一恒力f 6n 方向与物体运动方向相同 使物体由a点运动到距a点8m的b点 已知物体与水平面之间的动摩擦因数 0 1 求 物体运动到b点时的速度大小 图2 解析物体由a点运动到b点的过程中 拉力做的功wf fs 阻力做的功wf mgs 代入数据得 vb 6m s 答案6m s 三 动能定理的应用1 应用动能定理的优越性 1 曲线运动 变力做功问题 物体由初始状态到末状态的过程中 物体的运动性质 运动轨迹 做功的力是变力还是恒力等诸多因素都可以不予考虑 特别是曲线运动 变力做功问题便显示出动能定理的优越性 2 多过程问题 应用牛顿运动定律和运动学公式时 涉及的有关物理量比较多 对运动过程中的细节也要仔细研究 而应用动能定理只考虑合外力做功和初 末两个状态的动能 并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理 所以在处理多过程问题动能定理显示出其优越性 2 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 3 写出该过程中合外力做的功 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 特别提醒动能定理的计算式为标量式 v为相对地面的速度 位移也是相对地的位移 例3如图3所示 物体沿一曲面从a点无初速下滑 当滑至曲面的最低点b时 下滑的竖直高度h 5m 此时物体的速度v 6m s 若物体的质量m 1kg g 10m s2 求物体在下滑过程中克服阻力所做的功 图3 答案32j 例4如图4所示 质量m 1kg的木块静止在高h 1 2m的平台上 木块与平台间的动摩擦因数 0 2 用水平推力f 20n 使木块产生位移s1 3m时撤去 木块又滑行s2 1m后飞出平台 求木块落地时速度的大小 g取10m s2 图4 解析物体运动分为三个阶段 先是在s1段匀加速直线运动 然后是在s2段匀减速直线运动 最后是平抛运动 考虑应用动能定理 设木块落地时的速度为v 整个过程中各力做功情况分别为 推力做功wf f s1 摩擦力做功wf mg s1 s2 重力做功wg mgh 设木块落地速度为v全过程应用动能定理得 1 甲 乙两个质量相同的物体 用大小相等的力f分别拉它们 在水平面上从静止开始运动相同的距离s 如图5所示 甲在光滑面上 乙在粗糙面上 则下列关于力f对甲 乙做的功和甲 乙两物体获得的动能的说法中正确的是 对动能和动能定理的理解 图5 a 力f对甲做功多b 力f对甲 乙两个物体做的功一样多c 甲物体获得的动能比乙大d 甲 乙两个物体获得的动能相同 解析由功的公式w fscos 可知 两种情况下力f对甲 乙两物体做的功一样多 故a错误 b正确 若甲获得的动能为ek甲 乙获得的动能为ek乙 由动能定理知fs ek甲 fs f s ek乙 可知ek甲 ek乙 故c正确 d错误 答案bc 动能定理的应用 2 一人用力踢质量为1kg的皮球 使球在光滑水平面上由静止以10m s的速度飞出 假定人踢球瞬间对球平均作用力是200n 球在水平方向运动了20m停止 那么人对球所做的功为 a 50jb 500j