粤教版必修二 第四章 第三节 课时2 动能定理及应用 课件（37张）.ppt

第四章 第三节探究外力做功与物体动能变化的关系 课时2动能定理及应用 学习目标1 能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理 理解动能定理的物理意义 2 能应用动能定理解决简单的问题 内容索引 自主预习梳理 重点知识探究 当堂达标检测 自主预习梳理 动能定理1 推导 合力对物体所做功与动能变化的关系 如图1所示 质量为m的物体 在一恒定拉力f作用下 以初速度v1开始沿水平面运动 经位移s后速度增加到v2 已知物体与水平面的摩擦力恒为f 图1 1 外力做的总功 w 2 由牛顿第二定律得 f f f f s ma 3 由运动学公式得 s 由以上式子求得 w 2 内容 合力对物体所做的功等于 3 表达式 w 4 适用范围 既适用于恒力做功 也适用于 既适用于直线运动 也适用于 物体动能的变化 ek2 ek1 变力做功 曲线运动 1 判断下列说法的正误 1 合外力为零 物体的动能一定不会变化 2 合外力不为零 物体的动能一定会变化 3 物体动能增加 则它的合外力一定做正功 4 合外力对物体做负功 物体的动能可能不变 2 在光滑水平面上 质量为2kg的物体以2m s的速度向东运动 若对它施加一向西的力f使它停下来 则该外力对物体做的功是 解析 答案 4j 重点知识探究 一 动能定理的理解 歼 15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机 如图2所示 答案 1 歼 15战机起飞时 合力做什么功 动能怎么变化 图2 答案合力做正功 动能变大 2 歼 15战机着舰时 动能怎么变化 合力做什么功 增加阻拦索的原因是什么 答案 答案动能减小 合力做负功 对飞机做负功更多 让飞机尽快停下来 对动能定理的理解 2 w表示这个过程中合力做的功 它等于各力做功的代数和 2 物理意义 动能定理指出了合外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系 即 若合外力做正功 物体的动能增加 若合外力做负功 物体的动能减小 做了多少功 动能就变化多少 3 实质 动能定理从能量变化的角度反映了力改变运动的状态时 在空间上的累积效果 例1下列关于运动物体的合外力做功和动能 速度变化的关系 正确的是a 物体做变速运动 合外力一定不为零 动能一定变化b 若合外力对物体做功为零 则合外力一定为零c 物体的合外力做功 它的速度大小一定发生变化d 物体的动能不变 所受的合外力必定为零 解析 答案 解析力是改变物体速度的原因 物体做变速运动时 合外力一定不为零 但合外力不为零时 做功可能为零 动能可能不变 a b错误 物体的合外力做功 它的动能一定变化 速度大小也一定变化 c正确 物体的动能不变 所受合外力做功一定为零 但合外力不一定为零 d错误 针对训练 多选 质点在恒力作用下 从静止开始做匀加速直线运动 则质点的动能a 与它通过的位移成正比b 与它通过的位移的平方成正比c 与它运动的时间成正比d 与它运动的时间的平方成正比 解析 答案 二 动能定理的应用 如图3所示 物体 可视为质点 从长为l 倾角为 的光滑斜面顶端由静止滑下 答案 图3 1 物体受几个力作用 各做什么功 怎么求合力的功 答案物体受重力 支持力两个力的作用 如图所示 n不做功 重力做正功 w合 wg mglsin 2 如何求物体到达斜面底端时的速度 能用多种方法求解物体到达斜面底端时的速度吗 哪种方法简单 答案方法1 物体沿斜面下滑时a gsin 方法2简单 答案 1 动力学问题两种解法的比较 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 运算简单 不易出错 2 应用动能定理解题的步骤 1 确定研究对象和研究过程 研究对象一般为单个物体或相对静止的物体组成的系统 2 对研究对象进行受力分析 注意哪些力做功或不做功 3 确定合外力对物体做的功 注意功的正负 4 确定物体的初 末动能 注意动能增量是末动能减初动能 5 根据动能定理列式 求解 例2如图4所示 物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑 然后滑上与斜面平滑连接的水平面 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的距离 sin37 0 6 cos37 0 8 解析 答案 图4 答案3 5m 解析对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示 方法一分过程列方程 设物体滑到斜面底端时的速度为v 物体下滑阶段n1 mgcos37 故f1 n1 mgcos37 由动能定理得 设物体在水平面上滑行的距离为s2 摩擦力f2 n2 mg由动能定理得 由以上各式可得s2 3 5m 方法二全过程列方程 mgs1sin37 mgcos37 s1 mg s2 0得 s2 3 5m 1 动能定理应用中的研究对象一般为单个物体 2 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 通常情况下 某问题若涉及时间或过程的细节 要用牛顿运动定律去解决 某问题若不考虑具体细节 状态或时间 如物体做曲线运动 受力为变力等情况 一般要用动能定理去解决 例3如图5所示 物体从高h的斜面顶端a由静止滑下 到斜面底端后又沿水平面运动到c点而停止 要使这个物体从c点沿原路返回到a 则在c点处物体应具有的速度大小至少是 解析 答案 图5 解析从a c由动能定理得mgh wf 0 当堂达标检测 1 对动能定理的理解 有一质量为m的木块 从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点 如图6所示 如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变 则以下叙述正确的是a 木块所受的合外力为零b 因木块所受的力都不对其做功 所以合外力做的功为零c 重力和摩擦力的合力做的功为零d 重力和摩擦力的合力为零 解析 答案 1 2 3 图6 解析木块做曲线运动 速度方向变化 加速度不为零 故合外力不为零 a错 速率不变 动能不变 由动能定理知 合外力做的功为零 而支持力始终不做功 重力做正功 所以重力做的功与摩擦力做的功的代数和为零 但重力和摩擦力的合力不为零 c对 b d错 1 2 3 2 动能定理的应用 多选 物体沿直线运动的v t图象如图7所示 已知在第1s内合力对物体做功为w 则a 从第1s末到第3s末合力做功为4wb 从第3s末到第5s末合力做功为 2wc 从第5s末到第7s末合力做功为wd 从第3s末到第4s末合力做功为 0 75w 解析 答案 图7 1 2 3 解析由题图可知物体速度变化情况 根据动能定理得 第1s末到第3s末 第3s末到第5s末 1 2 3 第5s末到第7s末 第3s末到第4s末 1 2 3 3 动能定理的应用 如图8所示 ab段为粗糙水平面轨道 bc段是固定于竖直平面内的光滑半圆形导轨 半径为r 一质量为m的滑块静止在a点 在水平恒力f作用下从a点向右运动 当运动至b点时 撤去恒力f 滑块沿半圆形轨道向上运动恰能通过最高点c 已知滑块与水平轨道间的滑动摩