江苏省淮安市范集中学高中物理 第七章 动能和动能定理课件 新人教版必修2.ppt

第五章机械能及其守恒定律 一 动能的概念 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 二 动能的表达式 在光滑的水平面上有一个质量为m的物体 在与运动方向相同的水平恒力的作用下发生一段位移 速度由v1增加到v2 求这个过程中该力所做的功 二 动能的表达式 二 动能的表达式 物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半 单位 j 标量 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 思考 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 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 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 既适用于一个过程 也适用于整个过程 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 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 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 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 解 由动能定理得mgh mv2 v 仍由动能定理得mgh mv2 v 注意 速度不一定相同 若由h高处自由下落 结果如何呢 解法1 由动能定理得wf wf 0 即 fs1 fs 0 由v t图线知s s1 4 1 所以f f s s1 结果 f f 4 1 解法2 分段用动能定理 两式相加得fs1 fs 0 由解法1知f f 4 1 解法3 牛顿定律结合匀变速直线运动规律 例5 从离地面h高处落下一只质量为m的小球 小球在运动过程中所受到的空气阻力大小恒为f 而小球与地面相碰后 能以相同大小的速率反弹 则小球从释放开始 直至停止弹跳为止 所通过的总路程为 例6 如图 质量为m 2kg的环套在光滑竖直的杆ab上 能无摩擦的上下滑动 现通过定滑轮用细绳以f 60n的恒力拉环 不计细绳与滑轮间的摩擦 若环在a点时速度为va 3m s 则环到达b点时的速度vb多大 w合 ekb eka 以环为研究对象 环受重力 支持力 绳的拉力作用 其中杆的支持力对环不做功 由动能定理得 即 wf wg ekb eka 代入数据得vb 7m s 动能定理练习 w合 2j 其中w合 w手 mgh w手 12j 物体克服重力做功w克 mgh 10j ad 或 vt2 2as a 2m s2 由牛顿第二定律得f mg ma f m g a 12n w手 fh 12j c s 当初速度加倍后 滑行的距离为4s c 4 一质量为2kg的滑块 以4m s的速度在光滑水平面上向左滑行 从某时刻起 在滑块上作用一向右的水平力 经过一段时间 滑块的速度变为向右 大小为4m s 在这段时间里 水平力做的功为多大 简析 因始末动能相等 由动能定理知水平力做的功为0 物体的运动有往复 由vt2 v02 2as知两个过程位移等大反向 物体回到了初始位置 位移为0 故此水平力做的功为0 5 物体在水平恒力的作用下沿粗糙水平面运动 在物体的速度有0增为v的过程中 恒力做功为w1 在物体的速度有v增为2v的过程中 恒力做功为w2 求w1与w2的比值 w1 w2 1 3 由动能定理得 wg wf 0 mg h h fh 0 f mg mgh mgcos l mgs2 0 mgh mgs1 mgs2 0 mgh mgs 0 h s 8 用竖直向上30n的恒力f将地面上质量为m 2kg的物体由静止提升h 2m后即撤去力f 物体落地后陷入地面之下h 0 1m停下来 取g 10m s2 不计空气阻力 求地面对物体的平均阻力大小 分析 对全程用动能定理得 fh mgh fh 0 f 620n 9 如图 光滑水平薄板中心有一个小孔 在孔内穿过一条质量不计的细绳 绳的一端系一小球 小球以o为圆心在板上做匀速圆周运动 半径为r 此时绳的拉力为f 若逐渐增大拉力至8f 小球仍以o为圆心做半径为0 5r的匀速圆周运动 则此过程中绳的拉力做的功为 f mv12 r8f mv22 0 5r ek1 mv12 frek2 mv22 2fr w ek2 ek1 1 5fr 简析 球在f方向的位移s lsin 力f的功wf fs flsin 很缓慢的含义 由平衡条件得 f mgtan 故f为变力 wf flsin 错误 正确解答 本题中的变力功可由动能定理求解 b 由动能定理 wf wf mvm2 mv02 解题步骤 1 明确研究对象