【顾云华课件】第七章第7节

7 动能和动能定理 洗马高中顾云华 观察 物体由于运动而具有的能叫做动能 思考 物体的动能跟哪些因素有关 速度相同时 质量越大 物体的动能越大 质量相同时 速度越大 物体的动能越大 思考 列车的动能如何变化 变化的原因是什么 磁悬浮列车在牵引力的作用下 不计阻力 速度逐渐增大 一 动能定理1 推导 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 此过程力F做的功为W ma Fl 2al 类型一 质量为m的物体在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l 速度从v1增加到v2 外力做功 类型三 质量为m的物体在与运动方向相同的恒力F的作用下 沿粗糙水平面运动了一段位移l 受到的摩擦力为Ff 速度从v1变为v2 类型二 质量为m的物体在水平粗糙面上受到摩擦力Ff的作用下发生一段位移l 速度从v1减小到v2 尝试找出功与动能之间的关系 分析 合力做的功等于这个物理量的变化 动能的表达式 物体的质量 物体的速度 物体的动能 1 物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半 2 动能是标量 单位是焦耳 J 练习 下列几种情况中 甲 乙两物体的动能相等的是 A 甲的速度是乙的2倍 乙的质量是甲的2倍B 甲的质量是乙的2倍 乙的速度是甲的2倍C 甲的质量是乙的4倍 乙的速度是甲的2倍D 质量相同 速度大小也相同 但甲向东运动 乙向西运动 关于动能 下列说法正确的是A 动能是机械能的一种表现形式 凡是运动的物体都具有动能B 动能总是正值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 动能定理 W合 Ek2 Ek1 合力做的功 末态的动能 初态的动能 动能定理 合力对物体所做的功等于物体动能的变化 1 合力做正功 即W合 Ek2 Ek1 动能增大 2 合力做负功 即W合 Ek2 Ek1 动能减小 说明 W合 Ek2 Ek1 过程量 状态量 状态量 既适用于直线运动 也适用于曲线运动 既适用于恒力做功 也适用于变力做功 既适用于单个物体 也适用于多个物体 系统 既适用于一个过程 也适用于多个过程 动能定理的适用范围 做功的过程伴随着能量的变化 动能定理 牛顿运动定律和运动学公式得 课本例题1 一架喷气式飞机 质量m 5 0 103kg 起飞过程中从静止开始滑跑 当位移达到l 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 F合 F F阻 F kmg ma 分别用牛顿运动定律和动能定理求解 由动能定理得 注意比较这两种解法的异同 你有几种求解方法 请在小组内讨论 课本例题2 一质量为m 速度为v0的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l后停了下来 试求汽车受到的阻力 动能定理 牛顿运动定律和运动学公式得 F合 0 F阻 ma 由动能定理得 分别用牛顿运动定律和动能定理求解 注意比较这两种解法的异同 领悟 不涉及运动过程的加速度和时间时 用动能定理处理问题比牛顿定律方便 动能定理的优越性 动能定理及其应用 动能定理的表达式是个标量方程 一般以地面为参考系 凡是与位移相关的动力学问题 一般都可以用动能定理解决 应用动能定理解题的一般步骤 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 根据动能定理列出方程W总 Ek2 Ek1 4 求解方程 分析结果 W合 Ek2 Ek1 已知斜面高h 斜面长l 质量为m的人从斜面顶部沿着斜面滑下 不计斜面的阻力 求人滑至底端时的速度 1应用动能定理确定位移或力等 恒力作用下物体做匀变速直线运动时 凡不涉及加速度和时间及其运动过程的具体细节 可优先考虑运动动能定理求解 研究对象 物理过程 哪些力做了功 初 末动能 若人所受阻力为F阻 2应用动能定理解决多过程问题 如图所示 物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑 然后滑到由小圆弧与斜面连接的水平面上 若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0 4 斜面倾角为37 求物体能在水平面上能滑行多远 当物体的运动是由多个物理过程所组成而不需要研究过程的中间状态时 可以把这多个过程看作一个全过程进行研究 从而避免每个运动过程的具体细节 研究对象 物理过程 哪些力做了功 初 末动能 3应用动能定理求解变力做功问题 一列车的质量是5 0 105kg 在平直的轨道上以额定功率3000kW不变加速行驶 当速度由10m s加速到所能达到的最大速率30m s时 共用了2min 则在这段时间内列车前进的距离是多少米 假设地面及空气给汽车的阻力为恒力 变力做功过程和某些曲线运动问题 一般用动能定理计算 把变力做功的问题转化为研究过程中的动能变化 小结 1 定义 物体由于运动而具有的能叫动能 4应用动能定理解题的步骤 动能定理的表达式是个标量方程 一般以地面为参考系 凡是与位移相关的动力学问题 一般都可以用动能定理解决 应用动能定理解题的一般步骤 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 根据动能定理列出方程W总 Ek2 Ek1 4 求解方程 分析结果 W合 Ek2 Ek1 22 5 规纳提升 A 何种情况下优先用动能定理 B 用动能定