高中物理 77 动能和动能定理同步课件 新人教版必修2.ppt

第七节动能和动能定理 1 知道动能的定义 表达式 单位及特点 2 理解动能定理 3 会应用动能定理解决问题 一 动能1 定义 物体由于而具有的能 2 表达式 3 单位 与功的单位相同 国际单位为 1j 焦耳 1 n m 1 kg m2 s2 运动 4 物理量特点 1 动能是量 具有瞬时性 物体在某一状态的动能由物体的质量和该状态下物体的速度共同决定 2 物体的动能具有 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 一般地如无特别说明 物体的动能均是相对的 3 动能是 只有大小没有方向 动能没有负值 与物体的速度方向无关 状态 相对性 地面 标量 二 动能定理1 动能定理的推导 1 建立情景如图所示 质量为m的物体 在恒力f作用下 经位移l后 速度由v1增加到v2 fl ma 2 内容 合外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 ek2 ek1 说明 式中w为 它等于各力做功的 如果外力做正功 物体的 外力做负功 物体的 4 适用范围 不仅适用于做功和运动 也适用于做功和运动情况 合力的功 代数和 动能增加 动能减少 恒力 直线 变力 曲线 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 落地时速度 动能是否相同 提示 重力做功相同 动能改变量相同 末动能 末速度大小相同 但末速度方向不同 5 动能定理不仅描述了功和动能增量之间的等值关系 还体现了它们之间的因果关系 也就是说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量相互转化的过程 转化了多少由合外力做了多少功来度量 特别提醒 动能定理应用中所针对的一般为单个物体 且物体要在惯性参考系中运动 二 动能定理的应用及其优越性1 动能定理与牛顿定律解题的比较 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 2 应用动能定理的优越性 1 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 使分析简化 2 应用牛顿运动定律和运动学规律时 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 3 一般情况下 由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题 用动能定理也可以求解 并且更为简捷 3 应用动能定理解题的步骤 1 确定研究对象和研究过程 2 对研究对象进行受力分析 研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析 含重力 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 注意动能增量是末动能减初动能 5 按照动能定理列式求解 特别提醒 1 功的计算公式w flcos 只能求恒力做的功 不能求变力的功 而由动能定理知 只要求出物体的动能变化 ek ek2 ek1 就可以间接求得变力做的功 2 列方程时等号的左边是合外力做的功 右边是动能的增量 下列关于运动物体所受的合力 合力做功和动能变化的关系 正确的是a 如果物体所受的合力为零 那么合力对物体做的功一定为零b 如果合力对物体做的功为零 则合力一定为零 c 物体在合力作用下做匀变速直线运动 则动能在一段过程中变化量一定不为零d 如果物体的动能不发生变化 则物体所受合力一定是零 解析 功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积 如果物体所受的合力为零 那么合力对物体做的功一定为零 a正确 如果合力对物体做的功为零 可能是合力不为零 而是物体在力的方向上的位移为零 b错误 竖直上抛运动是一种匀变速直线运动 在上升和下降阶段经过同一位置时动能相等 动能在这段过程中变化量为零 c错误 动能不变化 只能说明速度大小不变 但速度方向有可能变化 因此合力不一定为零 d错误 答案 a 针对训练 1 一物体做变速运动时 下列说法正确的有 a 合外力一定对物体做功 使物体动能改变b 物体所受合外力一定不为零c 合外力一定对物体做功 但物体动能可能不变d 物体加速度一定不为零解析 物体的速度发生了变化 则合外力一定不为零 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 合外力不一定做功 a c错误 答案 bd 如图所示 物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑 然后滑上由小圆弧连接的水平面上 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多远 解析 解法一 分段法对物体在斜面上和水平面上时受力分析如图所示 物体下滑阶段fn1 mgcos37 故ff1 fn1 mgcos37 由动能定理得 答案 3 5m 题后总结 1 应用动能定理解题时必须明确所研究的运动过程 2 当既可用分段法也可用全程法时 一般说来全程法简捷 3 当物体做往复运动时 一般选用全程法 针对训练 2 物体从高出地面h处由静止自由落下 不考虑空气阻力 落至沙坑表面后又进入沙坑h深度停止 如图所示 求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍 解析 设物体在ab段克服摩擦力所做的功为wab 物体从a到c的全过程 根据动能定理 有 mgr wab mgr 0所以wab mgr mgr 1