鲁科版必修2 2.1 动能的改变 课件（35张）.ppt

第1节动能的改变 龙卷风 海啸 风力发电 风车 问题 光滑水平面上一物体原来静止 质量为m 此时动能是多少 因为物体没有运动 所以没有动能 在恒定外力f作用下 物体发生一段位移s 得到速度v 如图 这个过程中外力做功多少 物体获得了多少动能 v 0 物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半 用ek表示动能 则计算动能的公式为 动能与功一样 也是标量 不受速度方向的影响 它在国际单位制中的单位也是焦耳 j 一个物体处于某一确定运动状态 它的动能也就对应于某一确定值 因此动能是状态量 一 动能 试比较下列每种情况下 甲 乙两物体的动能 除题意中提到的物理量外 其他物理情况相同 总结 动能是标量 与速度方向无关 动能与速度的平方成正比 因此速度对动能的影响更大 物体甲的速度是乙的两倍 物体甲向北运动 乙向南运动 物体甲做直线运动 乙做曲线运动 物体甲的质量是乙的一半 二 动能定理 问题 将刚才推导动能公式的例子改动一下 假设物体原来就具有速度v1 且水平面存在摩擦力f 在外力f作用下 经过一段位移s 速度达到v2 如图 则此过程中 外力做功与动能间又存在什么关系呢 分析 外力f做功 w1 fs摩擦力f做功 w2 fs f f f合 ma 一 动能定理 学会推导才能理解深刻 知其然更要知其所以然 表述 外力对物体所做的总功等于物体动能的变化 外力的总功 末状态动能 初状态动能 1 合外力做功 2 外力做功之和 动能变化和某一过程 始末状态 相对应 三 对动能定理的理解 a 合力对物体做的功的理解 式子左边的功与右边的动能都是标量 b 标量性 c 对定理中 变化 一词的理解 w合 0 ek2 ek1 ek 0 w合 0 ek2 ek1 ek 0 3 动能定理的理解及应用要点 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 既适用于单一运动过程 也适用于运动的全过程 动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系 一般以地面为参考系 动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间 而只与物体的初末状态有关 在涉及有关的力学问题 应优先考虑应用动能定理 例1 一架喷气式飞机 质量 起飞过程中从静止开始滑跑的路程为时 达到起飞速度 在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0 02倍 k 0 02 求飞机受到的牵引力f 应用1 恒力 直线运动 解 对飞机由动能定理有 启发 此类问题 牛顿定律和动能定理都适用 但动能定理更简洁明了 解题步骤 1 2 3 4 5 例4 在h高处 以初速度v0向水平方向抛出一小球 不计空气阻力 小球着地时速度大小为 c 应用3 曲线运动 不涉及物理运动过程中的加速度和时间 而只与物体的初末状态有关 在涉及有关的力学问题 优先应用动能定理 三同 a 力对 物体 做功与 物体 动能变化中 物体 要相同 即同一物体 b 由于和中的s与v跟参考系的选取有关 应取同一参考系 c 物体做功的 过程 应与物体动能变化的 过程 一样 即同一过程 4 动能定理的应用步骤 1 明确研究对象及所研究的物理过程 2 对研究对象进行受力分析 并确定各力所做的功 求出这些力的功的代数和 3 确定始 末态的动能 未知量用符号表示 根据动能定理列出方程 4 求解方程 分析结果 动能的值是相对的 这是因为速度这个物理量是相对的 对于所选不同的参照物 速度的值是不同的 因此动能的值也是相对的 说明 我们知道 运动是相对的 当鸟儿与飞机相对而行时 虽然鸟儿的速度不是很大 但是飞机的飞行速度很大 这样对于飞机来说 鸟儿的速度就很大 速度越大 撞击的力量就越大 比如一只0 45千克的鸟 撞在速度为每小时80千米的飞机上时 就会产生1500牛顿的力 要是撞在速度为每小时960千米的飞机上 那就要产生21 6万牛顿的力 如果是一只1 8千克的鸟撞在速度为每小时700千米的飞机上 产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大 所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的 炮弹 1962年11月 赫赫有名的 子爵号 飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行 突然一声巨响 飞机从高空栽了下来 事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅 鸟击落飞机 在我国也发生过类似的事情 1991年10月6日 海南海口市乐东机场 海军航空兵的一架 014号 飞机刚腾空而起 突然 砰 的一声巨响 机体猛然一颤 飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎 令人庆幸的是 飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术终于使飞机降落在跑道上 追究原因还是一只迎面飞来的小鸟 瞬间的碰撞会产生巨大冲击力的事例 不只发生在鸟与飞机之间 也可以发生在鸡与汽车之间 如果一只1 5千克的鸡与速度为每小时54千米的汽车相撞时产生的力有2800多牛顿 一次 一位汽车司机开车行使在乡间公路上 突然 一只母鸡受惊 猛然在车前跳起 结果冲破汽车前窗 一头撞进驾驶室 并使司机受了伤 可以说 汽车司机没被母鸡撞死真算幸运 鸟本身速度不快 质量也不大 但相对于飞机来说 由于飞机速度很快 所以它们相互靠近的速度很快 因此 鸟相对飞机的速度很快 具有很大的相对动能 当两者相撞时 会造成严重的空难事故 1 动能 2 动能定理 小结 外力对物体所做的总功等于物体动能的变化 动能定理与牛顿第二定律的区别 牛顿第二定律是矢量式 反映的是力与加速度的瞬时关系 动能定理是标量式 反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间 因此用它处理问题有时很方便 应用动能定理解题步骤 动能定理的表达式是个标量方程 一般以地面为参考系 凡是与位移相关的质点动力学问题 一般都可以应用动能定理求解 应用动定理解题的一般步聚 选择研究对象 进行受力分析 分析各力做功的情况 确定研究过程 有时有几个过程 的初 末态 根据动能定理列方程求解 例1 质量为m 3kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数 0 2 在水平恒力f 9n作用下起动 如图所示 当m位移s1 8m时撤去推力f 试问 还能滑多远 g取10m s2 分析 物体m所受重力g 支持力n 推力f 滑动摩擦力f均为恒力 因此物体做匀加速直线运动 撤去f后 物体做匀减速直线运动 因此 可用牛顿定律和匀变速直线运动规律求解 物体在动力f和阻力f作用下运动时 g和n不做功 f做正功 f做负功 因此 也可以用动能定理求解 解法一 用牛顿定律和匀变速运动规律 对撤去f推力前 后物体运动的加速度分别为 m在匀加速运动阶段的末速度为 将上两式相加 得 答 撤去动力f后 物体m还能滑4m远 可否对全程运用动能定理 练习1 质量为m的物体从以速度v0竖直向上抛出 物体落回地面时 速度大小为3v0 4 设物体在运动中所受空气阻力大小不变 求 1 物体运动过程中所受空气阻力的大小 2 物体以初速度2v0竖直向上抛出时 上升的最大高度 如物体与地面碰撞过程中无能量损失 求物体运动的总路程 练习2 如图所示 斜面的倾角为 质量为m的滑块距挡板p为s0 滑块以初速度v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的下滑力 若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失 求滑块经过的路程 某消防队员从一平台上跳下 下落2m后双脚触地 接着他用双腿弯屈的方法缓冲 使自身重心又下降了0 5m 在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的 a 2倍b 5倍c 8倍d 10倍 答案 b 练习3 例2 一质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于天花板上 小球在水平力f的作用下 从平衡位置p点缓慢地移到q点 此时绳子转过了 角 如图所示 则f做的功为 a mglcos b mgl 1 cos c flsin d fl 答案 b 例3 一个质量为2kg的物体静止在水平面上 一个水平恒力f推动物体运动了10s钟 然后撤去推力f 物体又滑行了5s才停下来 物体运动的v t图像如图所示 则推力f做的功和摩擦力在后5s内做