鲁科版必修2 第2章第1节 动能的改变 课件（33张）.ppt

第2章能的转化与守恒 第1节动能的改变 第2章能的转化与守恒 第2章能的转化与守恒 学习目标1 理解动能的概念 知道动能的定义式 2 通过实验探究恒力做功与动能变化的关系 3 理解动能定理的内容与表达式 会用动能定理进行计算 一 动能1 定义 物理学中把物体由于运动而具有的能叫 2 动能的大小的决定因素 运动物体的 和 物体的质量m越大 运动速度v越大 动能就越大 动能 质量 速度 4 单位 与功的单位相同 在国际单位制中都是 焦耳 判一判 1 1 某物体的质量大 动能一定大 2 某物体的动能发生变化 其速度一定变化 3 某物体的速度发生变化 其动能一定变化 提示 1 物体动能的大小不仅与物体的质量有关 还与物体的运动速度大小有关 质量大而速度很小时 其动能不一定大 2 某物体的动能变化时 其速度大小一定发生变化 3 某物体质量不变 速度方向发生变化 速度大小不变时 动能不变 二 恒力做功与动能改变的关系1 实验目的 探究恒力做功与物体动能改变的关系 2 实验器材 砝码 天平 低压交流电源 细绳 一端附有定滑轮的长木板 纸带 等 3 实验方案 如图所示 1 安装器材 平衡 2 让砝码拉动小车运动 3 纸带记录小车的运动 4 数据分析 拉力做功与小车动能改变的关系 小车 打点计时器 复写纸 刻度尺 摩擦力 想一想 2 当改变小车质量重新做实验时 是否还需要重新平衡摩擦力 提示 不需要 动能 动能的变化量 三 动能定理 1 w是合外力做的功 ek1与ek2表示初 末状态的动能 2 若w 0 ek2 ek1 物体动能增加 若w 0 ek2 ek1 物体动能减少 合外力对物体所做的功等于物体动能的改变 想一想 3 骑自行车下坡时 没有蹬车 车速却越来越快 动能越来越大 这与动能定理相矛盾吗 提示 不矛盾 人没蹬车 但重力却对人和车做正功 动能越来越大 对动能和动能定理的理解 1 对动能的理解 1 是状态量 与物体的运动状态 或某一时刻的速度 相对应 2 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 一般以地面为参考系 3 是标量 只有大小 没有方向 2 对动能定理的理解 1 外力对物体做的总功等于其动能的增加量 即w ek 2 表达式w ek中的w为外力对物体做的总功 3 动能定理描述了做功和动能变化的对应关系 等值关系 某物体的动能变化量总等于合力对它做的功 因果关系 合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 4 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 如图所示 质量为m的物体 从高为h 倾角为 的光滑斜面顶端由静止开始沿斜面下滑 最后停在水平面上 已知物体与水平面间的动摩擦因数为 求 1 物体滑至斜面底端时的速度 2 物体在水平面上滑过的距离 思路探究 1 物体在斜面上和水平面上受哪些力的作用 2 应用动能定理解题应注意哪些问题 名师归纳 1 应用动能定理解题应抓住以下两点 一定要明确针对的是哪一过程 初 末状态的动能分别是多少 物体运动过程比较复杂时 有分段列式法和全程列式法 2 应用动能定理解题的一般步骤 选取研究对象 通常是单个物体 明确它的运动过程 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 明确物体在初 末状态的动能ek1 ek2 列出动能定理的方程w ek2 ek1 结合其他必要的解题方程 求解并验算 1 两辆汽车在同一水平路面上行驶 它们的质量之比为1 2 速度之比为2 1 设两车与地面间的动摩擦因数相等 则当两车紧急刹车后 滑行的最大距离之比为 a 1 2b 1 1c 2 1d 4 1 d 1 实验步骤和注意事项 1 按图安装实验器材 调整滑轮的高度 使细线与长木板平行 2 平衡摩擦力 将长木板无滑轮的一端垫高 改变木板的倾角 使小车能在木板上做匀速运动 3 细线一端连接小车 另一端通过滑轮挂上钩码 注意钩码的质量要远小于小车的质量 实验探究中的几点注意 2 实验结论 恒力做的功与动能的改变成正比 3 误差分析 1 若忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力会对实验结果产生影响 2 实验中 由于钩码质量远小于小车质量 可认为绳子对小车的拉力f mg 但实际情况是 钩码向下的运动是加速运动 mg f ma 所以f mg f与mg的差别在钩码质量偏大时会对实验结果产生影响 3 测量纸带上各点之间的距离时会产生误差 2014 高考天津卷 某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上 将细绳一端拴在小车上 另一端绕过定滑轮 挂上适当的钩码 使小车在钩码的牵引下运动 以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系 此外还准备了打点计时器及配套的电源 导线 复写纸 纸带 小木块等 组装的实验装置如图所示 1 若要完成该实验 必需的实验器材还有哪些 刻度尺 天平 包括砝码 2 实验开始时 他先调节木板上定滑轮的高度 使牵引小车的细绳与木板平行 他这样做的目的是下列的哪个 填字母代号 a 避免小车在运动过程中发生抖动b 可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰c 可以保证小车最终能够实现匀速直线运动d 可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 3 平衡摩擦力后 当他用多个钩码牵引小车时 发现小车运动过快 致使打出的纸带上点数较少 难以选到合适的点计算小车速度 在保证所挂钩码数目不变的条件下 请你利用本实验的器材提出一个解决办法 d 可在小车上加适量砝码 或钩码 4 他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功 经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些 这一情况可能是下列哪些原因造成的 填字母代号 a 在接通电源的同时释放了小车b 小车释放时离打点计时器太近c 阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉d 钩码做匀加速运动 钩码重力大于细绳拉力 解析 1 本实验需要知道小车的动能 因此还需要用天平测出小车的质量 用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度 求出小车的瞬时速度 cd 2 牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 选项d正确 3 在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量 故可在小车上加适量砝码 或钩码 4 当小车在运动过程中存在阻力时 拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能增量 故拉力做功总是要比小车动能增量大一些 当钩码加速运动时 钩码重力大于细绳拉力 此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功 则拉力做功要比小车动能增量大 故只有c d正确 2 2013 高考福建卷 在 探究恒力做功与动能改变的关系 实验中 装置如图甲 1 下列说法哪一项是正确的 填选项前字母 a 平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上b 为减小系统误差 应使钩码质量远大于小车质量c 实验时 应使小车靠近打点计时器由静止释放 c 2 图乙是实验中获得的一条纸带的一部分 选取o a b c计数点 已知打点计时器使用的交流电频率为50hz 则打b点时小车的瞬时速度大小为 m s 保留三位有效数字 0 653 方法技巧 应用动能定理解决连接体问题动能定理的研究对象是单一物体 或者是可以看成单一物体的物体系 所谓的物体系是指由相互作用的两个或两个以上的物体组成的系统 而常见的连接体就是一种典型的物体系统 应用动能定理解决连接体问题时 应该注意以下两个方面 1 若相互连接的几个物体具有完全相同的运动状态 即相同的速度和加速度 可以把几个物体看做一个整体应用动能定理去解决 整体法分析是处理物理问题的一条重要途径 也是解决物理问题最重要的思维方法 在运用动能定理解题时 应尽可能注意用整体法 培养全局意识和创造思维 2 若几个物体的速度不相同 应该通过分析 找出各物体间的速度关系 然后用动能定理求解有关问题 范例 8分 如图所示 在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮k 一条不可伸长的轻绳绕过k分别与物块a b相连 a b的质量分别为ma mb 开始时系统处于静止状态 现有一水平恒力f拉物块a 使物块b上升 已知当b上升距离为h时 b的速度为v 求此过程中物块a克服摩擦力所做的功 重力加速度为g 名师点评 解答本题时应该注意以下三点 1 对两者组成的系统应用动能