高中物理 第七章 机械能守恒定律 7.7 动能和动能定理课件 新人教版必修2.ppt

7 动能和动能定理 自我检测 自主阅读 一 动能1 定义 物体由于运动而具有的能量 3 动能的单位和功的单位相同 在国际单位制中都是焦耳 这是因为1kg m2 s2 1n m 1j 4 动能是标量 自我检测 自主阅读 二 动能定理1 如图所示 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 试推导力f做的功与物体动能变化的关系 自我检测 自主阅读 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动能的变化 4 适用范围 既适用于恒力做功 也适用于变力做功 既适用于直线运动 也适用于曲线运动 自我检测 自主阅读 1 正误辨析 1 某物体的速度加倍 它的动能也加倍 解析 由ek 12mv2知 某物体的速度加倍 它的动能变为原来的4倍 答案 2 合外力为零 物体的动能一定不会变化 答案 3 合外力不为零 物体的动能一定会变化 解析 合外力不为零 合外力做功可能为零 此时物体的动能不会变化 答案 4 物体的合外力做正功 则它的动能一定增加 答案 自我检测 自主阅读 2 做匀速圆周运动的物体动能怎样变化 答案 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的动能保持不变 3 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 不考虑空气阻力 落地时小球的速度 动能是否相同 答案 重力做功相同 动能改变量相同 落地时动能相等 速度大小相等 但速度方向不同 知识点一 知识点二 知识点三 问题导引如图是探究动能的大小与哪些因素有关的实验 图中a球的质量大于b球的质量 让小球从斜面上滚下 静止在地面上的纸盒被碰后 滑行一段距离停下来 由此实验你能得出物体的动能与哪些因素有关吗 知识点一 知识点二 知识点三 要点提示在此实验中 小球的高度在这个题中代表了其速度的大小 让小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时能够具有相同的速度 甲与乙两实验中两球的质量相同 到达底端的速度不同 根据被碰纸盒的滑行距离可知 小球的动能与其速度有关 甲与丙两实验中两球到达底端的速度相同 质量不同 根据被碰纸盒的滑行距离可知 小球的动能与其质量有关 知识归纳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 物体动能的变化来自合外力做功 合外力做正功 动能增加 合外力做负功则动能减少 画龙点睛物体速度变化 如速度的大小不变 方向变化 则物体的动能不一定变化 而动能变化 则速度一定变化 知识点一 知识点二 知识点三 知识点一 知识点二 知识点三 典例剖析 例1 多选 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 重力势能可以为负值 动能也可以为负值c 一定质量的物体 动能变化时 速度一定变化 但速度变化时 动能不一定变化d 动能不变的物体 一定处于平衡状态解析 动能是物体由于运动而具有的能量 所以运动的物体都具有动能 a正确 动能不可能为负值 故b错误 由于速度为矢量 当方向变化时 若其速度大小不变 则动能并不改变 故c正确 做匀速圆周运动的物体动能不变 但并不处于平衡状态 d错误 答案 ac 知识点一 知识点二 知识点三 规律方法动能与速度的三种关系 1 数值关系 ek mv2 速度v越大 动能ek越大 2 瞬时关系 动能与速度均为状态量 二者具有瞬时对应关系 3 变化关系 动能是标量 速度是矢量 当动能发生变化时 物体的速度 大小 一定发生了变化 当速度发生变化时 可能仅是速度方向的变化 物体的动能可能不变 知识点一 知识点二 知识点三 变式训练1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 做平抛运动的物体动能逐渐增大 b错 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 速度的大小一定变化 故d错 答案 c 知识点一 知识点二 知识点三 问题导引足球运动员用力f踢出足球 足球的质量为m 足球被踢出时的速度为v 足球被踢出后在地面上运动了距离x停下 在这个过程中 足球运动员对足球做功了吗 做了多少功 要点提示做功 因x不是力f作用时间内的位移 做的功不等于fx 由动能定理求得人对球做的功w mv2 知识点一 知识点二 知识点三 知识归纳动能定理的理解 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 4 动能定理中的位移和速度必须是相对同一个参考系的 一般以地面或相对地面静止的物体为参考系 画龙点睛动能定理说明了合外力的功是动能变化的原因 知识点一 知识点二 知识点三 典例剖析 例2 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 知识点一 知识点二 知识点三 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 而是物体在合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 在物体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规律方法 1 动能是标量 物体的速度变化时 动能不一定变化 2 功是物体动能变化的原因 合外力做正功 物体动能增加 合外力做负功 物体动能减少 知识点一 知识点二 知识点三 变式训练2下列对动能定理表达式w ek2 ek1的理解 正确的是 a 物体具有动能是由于力对物体做了功b 力对物体做功是由于该物体具有动能c 力做功是由于物体的动能发生变化d 物体的动能发生变化是由于力对物体做了功解析 功是能量发生变化的原因 功是能量转化的量度 所以物体的动能发生变化是由于合外力对物体做了功 且合外力做的功等于物体动能的变化 故d正确 a b c错误 答案 d 知识点一 知识点二 知识点三 问题导引如图所示 质量为m的小车以初速度v0从山坡底部a处恰好冲上高为h的坡顶b 请思考 1 小球运动中哪些力做了功 2 如何求得小球克服阻力做的功 要点提示 1 小球受的重力和阻力都对小球做了负功 支持力不做功 2 根据动能定理 mgh wf 可求得小球克服阻力做的功 知识点一 知识点二 知识点三 知识归纳1 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 知识点一 知识点二 知识点三 2 应用动能定理解题的一般步骤 1 选取研究对象 通常是单个物体 明确它的运动过程 2 对研究对象进行受力分析 明确各力做功的情况 求出外力做功的代数和 3 明确物体在初 末状态的动能ek1 ek2 4 列出动能定理的方程w ek2 ek1 结合其他必要的解题方程求解 知识点一 知识点二 知识点三 典例剖析 例3 如图所示 一只20kg的狗拉着一个80kg的雪橇以3m s的速度冲上坡度为 的斜坡 已知sin 斜坡对雪橇的摩擦阻力恒为20n 狗拉雪橇上坡时的加速度为0 2m s2 经过10s拉雪橇的套绳突然断开 雪橇刚好能冲上坡顶 求斜坡长 g取10m s2 知识点一 知识点二 知识点三 答案 50m 知识点一 知识点二 知识点三 规律方法应用动能定理应注意的问题 1 动能定理的研究对象可以是单一物体 或者是可以看作一物体的物体系统 2 动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式 3 若过程包含了几个运动性质不同的分过程 既可分段考虑也可整个过程考虑 4 应用动能定理时 必须明确各力做功的正 负 当一个力做负功时 可设物体克服该力做功为w 将该力做功表达为 w 也可以直接用字母w表示该力做功 使其字母本身含有负号 知识点一 知识点二 知识点三 变式训练3质量为m 50kg的滑雪运动员 以初速度v0 4m s 从高度为h 10m的弯曲滑道顶端a滑下 到达滑道底端b时的速度v 10m s 求 滑雪运动员在这段滑行过程中克服阻力做的功 解析 设摩擦力做功为wf 根据动能定理代入数值得wf 2900j 答案 2900j 1 2 3 1 关于动能的概念 下列说法中正确的是 a 物体由于运动而具有的能叫做动能b 运动物体具有的能叫动能c 运动物体的质量越大 其动能一定越大d 速度较大的物体 具有的动能一定较大解析 物体由于运动而具有的能叫动能 但是运动的物体可以具有多种能量 如重力势能 内能等 故a正确 b错误 由公式ek mv2可知 动能既与m有关 又与v有关 c d均错 答案 a 1 2 3 2 多选 一质量为0 1kg的小球 以5m s的速度在光滑水平面上匀速运动 与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹 若以弹回的速度方向为正方