高中物理 第四章 机械能和能源 4 动能 动能定理课件 教科版必修2.ppt

4 动能动能定理 学习目标 4 会用动能定理解决力学题 知道用动能定理解题的步骤 2 理解动能定理 知道动能定理的适用条件 会用动能定理进行计算 3 理解动能定理的推导过程 物体由于运动而具有的能量叫做动能 复习回顾 什么是物体的动能 一 探找物体动能表达式 1 物体的动能与哪些因素有关 探究方案 让滑块从光滑的导轨上滑下与静止的木块相碰 推动木块做功 实验 1 让同一滑块从不同的高度滑下 2 让质量不同的滑块从同一高度滑下 高度越大 滑块滑到底端时速度越大 在质量相同的情况下 速度越大 对外做功的本领越强 说明滑块由于运动而具有的能量越多 滑块从相同的高度滑下 具有的末速度是相同的 之所以对外做功的本领不同 是因为滑块的质量不同 在速度相同的情况下 质量越大 滑块对外做功的能力越强 也就是说滑块由于运动而具有的能量越多 质量 速度 设质量为m的某物体 在与运动方向总相同的恒力f的作用下发生一段位移l 速度由v1增加到v2 如图所示 试寻求这个过程中力f做的功与v1 v2的关系 一 探找物体动能表达式 2 动能的表达式 w mv22 2 mv12 2 初态和末态的表达式均为 mv2 2 这个 mv2 2 代表什么 定义 物理学中把物体的质量与它的速度平方乘积的一半定义为物体的动能 用ek表示 定义式 单位 2 动能的表达式 理解 焦耳 j 动能是标量 只有正值 没有负值 但动能的变化却有正有负 动能是状态量 是表征物体运动状态的物理量 物体的运动状态一旦确定 物体的动能就唯一地被确定了 动能具有相对性 参考系不同 速度就不同 所以动能也不等 一般都以地面为参考系描述物体的动能 例1 改变汽车的质量和速度 都能使汽车的动能发生变化 在下面几种情况中 汽车的动能是原来2倍的是 a 质量不变 速度变为原来的2倍b 质量和速度都变为原来的2倍c 质量减半 速度变为原来的2倍d 质量变为原来2倍 速度减半 随堂练习 单项 c 例2 关于动能的理解 下列说法正确的是 a 动能不变的物体 一定处于平衡状态b 动能不可能是负的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 物体的加速度为零 其动能不变 随堂练习 多项 bcd 二 动能定理 前边我们学过 当力对物体做功时会对应某种形式的能的变化 例如重力做功对应于重力势能的变化 弹簧弹力做功对应于弹性势能的变化 那么什么原因使物体的动能发生变化哪 演示实验 要求观察物体在运动过程中受力 各力做功 及物体动能的变化情况 得出结论 外力做功 牵引力 阻力或其它力等 是物体的动能改变的原因 实验1 小球在空中自由下落 重力做正功 动能增大 实验2 沿粗糙平面滑动的小车由运动到静止 摩擦阻力做负功 小车的动能减小 1 对 动能的变化 原因的初步探究 2 定量探究 外力做功与物体动能的变化之间的定量关系 就下列几种物理情境 用牛顿运动定律推导 外力做功与物体动能的变化之间的定量关系 情境1 质量为m的物体 在光滑水平面上 受到与运动方向相同的水平外力f的作用下 发生一段位移l 速度由v1增加到v2 教材p69研究合外力做功和动能变化的关系 分析总结 讲解规律 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 物体受多个力作用时 合力所做的功等于物体在这个过程中动能的变化 结论 w ek2 ek1 末动能 初动能 合力做的功即总功 3 动能定理 1 内容 合力在一个过程中对物体做的功等于物体在该过程中的动能变化 表达式 说明 对任何过程的恒力 变力 匀变速 非匀变速 直线运动 曲线运动 时间长或多过程 瞬间过程都能运用 例题3 一架喷气式飞机质量为5 0 103 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 例题4 一辆质量为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后停下来 试求汽车受到的阻力 应用动能定理解题的基本步骤 1 选取研究对象 明确它的运动过程 2 分析研究对象的受力情况和各个力的做功情况 受哪些力 每个力是否做功 做正功还是做负功 做多少功 然后求各个力做功的代数和 3 明确物体在过程的始未状态的动能ek1和ek2 4 列出动能定理的方程w合 ek2 ek1 及其他必要辅助方程 进行求解 课堂小结 1 物体的动能表达式 2 动能定理 ek mv2 2 w合 ek2 ek1 w合 mv22 2 mv12 2 随堂练习 单项 c 随堂练习 多项 acd 3 一辆汽车的质