高中物理 第七节 动能和动能定理课件 新人教版必修2.ppt

物理 必修2 人教版 第七章机械能守恒定律第七节动能和动能定理 栏目链接 情景切入 栏目链接 现代战斗机和攻击机的起飞时速 大都在250 350km h 如果自行加速滑跑 至少需要2000 3500m长的跑道 但目前世界上最大的航空母舰飞行甲板也不过为330m 在这种情况下 舰上的飞机怎样做到起飞无误呢 情景切入 栏目链接 其办法是借用弹射器帮助它上天 现代航空母舰上多用蒸汽弹射器 其原理就是用蒸汽做动力 推动活塞和弹射装置运动做功 舰载机在活塞带动和自身的动力作用下 如箭一样弹射上天空 加上迎风速度 飞机会迅速达到离舰起飞的速度 栏目链接 课标点击 栏目链接 1 明确动能的表达式及含义 2 能理解和推导动能定理 3 掌握动能定理及其应用 栏目链接 栏目链接 课前导读 栏目链接 1 定义 物体由于 而具有的能 2 表达式 3 特点 动能是 填 矢量 或 标量 是 填 过程量 或 状态量 4 单位 一 动能 运动 标量 状态量 焦耳 课前导读 栏目链接 1 推导过程 设某物体的质量为m 在与运动方向相同的恒力f作用下 发生一段位移l 速度由v1增大到v2 如图所示 二 动能定理 课前导读 栏目链接 动能的变化 合力做的功 代数和 动能增加 动能减少 课前导读 栏目链接 4 适用范围 不仅适用于 做功和 运动 也适用于 做功和 运动的情况 恒力直线 变力曲线 栏目链接 问题探究 问题一怎样理解动能定理 栏目链接 1 动能定理 1 推导 设物体的质量为m 问题探究 栏目链接 2 动能定理 力在一个过程中对物体所做的功 等于物体在这个过程中动能的变化 这个结论就叫做动能定理 3 表达式 w ek2 ek1 2 动能定理的含义 动能定理反映了合外力对物体做的功与物体动能的变化量之间的对应关系 是功能关系的具体体现 外力对物体做功的过程 正是其他形式的能与动能相互转化的过程 合外力做功的多少 度量了动能转化的多少 问题探究 栏目链接 当合外力对物体做正功时 w 0 则ek2 ek1 0 即ek2 ek1 物体动能增加 其他形式的能转化为动能 当合外力对物体做负功时 w 0 则ek2 ek1 0 即ek2 ek1 物体动能减少 动能转化为其他形式的能 1 w总是所有外力对物体做的总功 这些力对物体所做功的代数和等于物体动能的增量 即w总 w1 w2 代数和 或先将物体的外力进行合成 求出合外力f合后 再利用w总 f合xcos 进行计算 问题探究 栏目链接 2 因为动能定理中功和能均与参考系的选取有关 所以动能定理也与参考系的选取有关 中学物理中一般取地面为参考系 3 不论物体做什么形式的运动 受力如何 动能定理总是适用的 4 动能定理是计算物体位移或速率的简捷公式 当题目中涉及位移时可优先考虑动能定理 5 做功的过程是能量转化的过程 动能定理表达式中的 的意义是一种因果关系在数值上相等的符号 它并不意味着 功就是动能增量 也不意味着 问题探究 栏目链接 功转变成了动能 而是意味着 功引起物体动能的变化 6 动能定理公式两边的每一项都是标量 因此动能定理是一个标量方程 7 若ek2 ek1 即w总 0 合力对物体做正功 物体的动能增加 若ek2 ek1 即w总 0 合力对物体做负功 物体的动能减少 名师提示 书写动能定理表达式时 左边应写出物体所受到的所有外力做功的代数和 而右边一定要用末状态的动能减去初状态的动能 问题探究 栏目链接 尝试应用 1 对于动能定理表达式w ek2 ek1的理解 正确的是 a 物体具有动能是由于力对物体做了功b 力对物体做功是由于该物体具有动能c 力做功是由于物体的动能发生变化d 物体的动能发生变化是由于力对物体做了功 d 知识解惑 问题二怎样应用动能定理 与牛顿第二定律有何不同 栏目链接 1 应用动能定理解题的步骤 1 确定研究对象和研究过程 2 对研究对象进行受力分析 研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析 含重力 3 写出该过程中合外力做的功 或分别写出各个力做的功 注意功的正负 如果研究过程中物体受力情况有变化 要分别写出该力在各个阶段做的功 知识解惑 栏目链接 4 写出物体的初 末动能 注意动能增量是末动能减初动能 5 按照动能定理列式求解 2 动能定理的优越性 1 对于变力作用或曲线运动 动能定理提供了一种计算变力做功的简便方法 功的计算公式w flcos 只能求恒力做的功 不能求变力的功 而由于动能定理提供了一个物体的动能变化 ek与合外力对物体所做功具有等量代换关系 因此已知 或求出 物体的动能变化 ek ek2 ek1 就可以间接求得变力做功 知识解惑 栏目链接 2 与用牛顿定律解题的比较 知识解惑 栏目链接 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 不涉及矢量运算 运算简单不易出错 名师提示 正确分析物体的受力 要考虑物体所受的所有外力 包括重力 有些力在物体运动的全过程中不是始终存在的 若物体运动的全过程包含几个不同的物理过程 物体运动状态 受力等情况均可能发生变化 则在考虑外力做功时 必须根据不同情况分别对待 应用动能定理解题的步骤可概括为 确定状态找动能 分析过程找力功 正功负功加一起 动能增量与它同 问题探究 尝试应用 栏目链接 2 关于运动物体所受的合外力 合外力做的功 物体动能的变化 下列说法正确的是 a 运动物体所受的合外力不为零 合外力必做功 物体的动能肯定要变化b 运动物体所受的合外力为零 则物体的动能肯定不变c 运动物体的动能保持不变 则该物体所受合外力一定为零 问题探究 栏目链接 b d 运动物体所受合外力不为零 则该物体一定做变速运动 其动能要变化 栏目链接 知识解惑 题型1应用动能定理求变力做功 栏目链接 知识解惑 栏目链接 物体从a到b所受弹力要发生变化 摩擦力大小也要随之发生变化 所以求克服摩擦力做的功 不能直接用功的公式求得 而在bc段克服摩擦力所做的功 可直接求得 对从a到c全过程应用动能定理即可求出在ab段克服摩擦力所做的功 设物体在ab段克服摩擦力所做的功为wab 物体从a到c的全过程 根据动能定理有mgr wab mgr 0 所以有wab mgr mgr 1 mgr d 知识解惑 栏目链接 名师归纳 利用动能定理求解变力做功时 首先要注意哪些力是变力 哪些力是恒力 找出恒力做的功和变力做的功 然后再利用动能定理解题 知识解惑 变式应用 栏目链接 1 如图所示 物体沿一曲面从a点无初速下滑 当滑至曲面的最低点b时 下滑的竖直高度h 5m 此时物体的速度v 6m s 若物体的质量m 1kg g 10m s2 求物体在下滑过程中克服阻力所做的功 知识解惑 栏目链接 32j 知识解惑 栏目链接 题型2运用动能定理求解多过程问题 例2如图所示 abcd为一竖直平面内的轨道 其中bc水平 a点比bc高出10m bc长1m ab和cd轨道光滑 一质量为1kg的物体 从a点以4m s的速度开始运动 经过bc后滑到高出c点10 3m的d点速度为零 g取10m s2 求 知识解惑 栏目链接 1 物体与bc轨道间的动摩擦因数 2 物体第5次经过b点时的速度 3 物体最后停止的位置 距离b点多少米 知识解惑 栏目链接 1 0 5 2 13 3m s 3 0 4m 知识解惑 栏目链接 名师归纳 当所研究的问题中涉及不止一个物体或不止一个运动过程时 可以根据解决问题的方便选取不同的物体或过程应用动能定理列方程 可以对整个过程 也可以选取其中几个过程分别列方程 知识解惑 栏目链接 题型3动能定理与曲线运动的综合应用 知识解惑 栏目链接 知识解惑 栏目链接 知识解惑 栏目链接 名师归纳 运用动能定理求解变力做功需注意以下几点 分析物体受力情况 确定哪些力是恒力 哪些力是变力 如果是恒力 写出恒力做功的表达式 如果是变力 用相应功的符号表示出变力的功 分析物体运动的初末状态 求出动能的变化量 运用动能定理列式求解 知识解惑 变式应用 栏目链接 2 双选 在平直公路上 汽车由静止开始做匀加速直线运动 当速度达到vmax后 立即关闭发动机直至静止 vt图象如图所示 设汽车的牵引力为f 受到的摩擦力为ff