江苏省灌南县高三物理《动能定理》课件.ppt

动能定理复习课 动能和动能定理 一 动能 ek 1 概念 物体由于运动而具有的能量 通常用 ek 表示 概念辨析 1 运动的物体只具有动能吗 2 运动的物体所具有的能量都是动能吗 2 表达式 ek mv2 23 单位 焦耳 符号 j 问题 把一个质量为m的小球分别按如图示方向抛出 则小球的动能分别是多大 v大小都相等 动能与速度的大小有关且永远是正值 4 关于动能的理解 1 动能是标量 考考你 能不能说水平方向动能是6j 竖直方向动能是8j 则物体的总动能就是是10j 考考你 一个质量为1kg的物体在汽车上和汽车以2m s的速度在公路上行驶 车上有一个人说这个物体的动能是0 站在路边上一个人说物体的动能是2j 他们的说法谁对谁错 为什么 2 动能具有相对性 说明 1 动能与参考系的选取有关 2 动能和速度必须是同一个参考系 3 一般情况下如不作说明 则是选择大地为参考系 3 动能具有瞬时性 动能对应于某一时刻 故只能说某一时刻动能是多少 而不能说一段时间内动能是多少 动能是状态量 物理模型 如图所示 设某物体的质量为m 只在与运动方向相同的恒力f作用下发生一段位移l 速度由v1增加到v2 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 2 表达式 w总 ek2 ek1 ek 说明 1 式中w总指的是力做的总功 如物体受到多个力的作用 则是每个力做功的代数和 2 ek ek2 ek1中一定是末状态的动能减去初状态的动能 3 如果物体的合力做正功 动能增加 如果物体的合力做负功 动能减少 4 物体动能变化的原因 有力对它做了功 5 该式是标量式 也是过程式 式中v l必须是同一个参考系 6 物理意义 揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系 例题1 一架飞机质量为m 5 103kg 由静止开始滑跑起飞 当位移达到x 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是多少 3 动能定理和牛顿运动定律比较 动能定理只重视力做功时物体运动的初 末位置时状态 不涉及中间的过程 牛顿运动定律不仅重视物体运动的初 末位置时状态 而且还重视中间的过程 三 应用动能定理解题的步骤 1 确定研究对象 分析物体的受力情况和运动过程 3 明确初 末位置的状态 列出 ek的具体表达式 2 写出所以外力对物体做的总功的表达式 4 根据w总 ek列式 求解 并做必要的说明和验算 例题2 以速度v飞行的子弹先后穿透两块由同种材料制成的钢板 子弹在钢板中受到阻力相同且恒定 若子弹穿透两块钢板后的速度分别为0 8v和0 6v 则两块钢板的厚度之比为 a 1 1b 9 7c 8 6d 16 9 b 例题3 某同学用f 100n的力将一质量为0 4kg的足球从静止开始以10m s的速度踢出 球在水平面上滚动了50m后停下来 求人踢球过程中对球做了多少功 试一试 能直接用w flcos 求解么 为什么 20j 例题4 如右图所示 质量为m的物体被用细绳牵引着在光滑水平面上做匀速圆周运动 当拉力为f时转动半径为r 当外力增大到8f时 物体仍做匀速圆周运动 其转动半径为r 2 在此过程中外力对物体所做的功为 a b c 3fr 2d c 能否用平均作用力来计算得到是9fr 4 小结 动能定理既适用于恒力 也适用于变力 既适用于直线运动也适用于曲线运动 例题5 如图所示 物体从a由静止滑下到c点停止 a点高为h a c两点间的水平距离为s 物体与接触面间的摩擦系数均为 试证明 h s 思考 要物体再回到a点 外力至少做多少功 2mgh 变式 已知物体m 2kg 与水平地面间 0 2 水平恒力f 8n作用在物体上s1距离后撤去 物体又向前运动一段距离停止 总位移为6m 则 1 s1 2 运动的总时间t s1 3m t 2 3s 小结 动能定理既适用于恒力 也适用于变力 既适用于直线运动也适用于曲线运动 动能定理既适用于单个持续的过程 也适用于几个不同的过程 练习 如图所示 一条质量不计的细线一端拴一个质量为m的砝码 另一端系一个质量为m的圆环 将圆环套在一根光滑的竖直杆上 滑轮与竖直杆相距0 3m 环与滑轮在同一水平位置 由静止开始释放 环向下滑的最大距离是0 4m 不计摩擦力 问 1 m m 2 圆环下滑0 3m时速度多大 如图示 球从高h 2m处自由下落 陷入沙中h 3cm 问 2 球受到沙子的平均阻力是多大 1 沙子对球做多少功 3 假设地面是硬的 球以速度大小不变被反弹 则地面对球做功又是多少 例题 平均阻力问题 例题 如图所示 物体m与斜面间摩擦系数为 以初速度v0从距挡板p为s0处沿斜面上滑 然后又自动下滑 若每次物体m与挡板p的碰撞均无机械能损失 求最终物体停在何处 停止时运动的路程为多少 练习 如图 质量为m的小球从h高度由静止下落 每次与地面碰撞后以原速率反弹 设小球在空中运行时受到的平均阻力大小恒为f 求 1 第一次反弹的高度 2 不断如此下去 小球共走过的路程 mg f h mg f mgh f 例题 用汽车从井下提重物质量为m 定滑轮高h 如图7 已知汽车由a点开始运动至b点时速度为vb 此时细绳与竖直方向夹角为 求这一过程中绳的拉力做功多少 例题 如图所示 ab与cd为两个对称斜面 其上部足够长 下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切 圆弧的圆心角为120 半径为r 2m 一个质量为m 10kg的物体在离弧底e的高度h 3m处以速率v0 4m s沿斜面向下运动 若物体与斜面间的动摩擦系数 0 02 求 1 物体通过e点的最大压力 2 物体在两斜面上一共能走多长路程 取g 10m s2 例题 质量为5t的汽车 在平直公路上一以60kw恒定功率从静止开始运动 速度达到24m s的最大速度后 立即关闭发动机 汽车从启动到最后停下通过的总位移为1200m 运动过程中汽车所受的阻力不变 求汽车运动的时间 例题 已知一列火车总质量为m 其末节车厢质量为m 沿水平轨道匀速前进 中途车厢脱节 司机发现后火车头已行驶l的距离 于是立即关闭油门 撤去牵引力 设车运动的阻力f阻与质量成正比 火车的牵引力恒定 问当列车的两部分都停止时 它们之间的距离是多少 质量为m的跳水运动员从高为h的跳台上以速率v1起跳 落水时的速率为v2 运动中遇有空气阻力 那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做的功是多少 解 对象 运动员 过程 从起跳到落水 受力分析 如图示 由动能定理 合 例8 例5 如右图所示 水平传送带保持1m s的速度运动 一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0 2 现将该物体无初速地放到传送带上的a点 然后运动到了距a点1m的b点 则皮带对该物体做的功为 a 0 5jb 2jc 2 5jd 5j 解 设工件向右运动距离s时 速度达到传送带的速度v 由动能定理可知 mgs 1 2mv2 解得s 0 25m 说明工件未到达b点时 速度已达到v 所以工件动能的增量为 ek 1 2mv2 0 5 1 1 0 5j a 如图所示 质量为m的物块从高h的斜面顶端o由静止开始滑下 最后停止在水平面上b点 若物块从斜面顶端以初速度v0沿斜面滑下 则停止在水平面的上c点 已知 ab bc 则物块在斜面上克服阻力做的功为 设物块经过斜面与水平面交接点处无能量损失 10 解 设物块在斜面上克服阻力做的功为w1 在ab或bc段克服阻力做的功w2 由动能定理o b mgh w1 w2 0 o c mgh w1 2w2 0 1 2mv02 w1 mgh 1 2mv02 mgh 1 2mv02 如下图所示 一个质量为m的小球从a点由静止开始滑到b点 并从b点抛出 若在从a到b的过程中 机械能损失为e 小球自b点抛出的水平分速度为v 则小球抛出后到达最高点时与a点的竖直距离是 6 解 小球自b点抛出后做斜上抛运动 水平方向做匀速直线运动 到最高点c的速度仍为v 设ac的高度差为h 由动能定理 a b c mgh e 1 2 mv2 h v2 2g e mg v2 2g e mg 7 如图所示 一木块放在光滑水平面上 一子弹水平射入木块中