2019-2020学年新教材高中物理 第1章 功和机械能 第3节 动能和动能定理课件 鲁科版必修第二册

第3节动能和动能定理,知识点一动能,观图助学,流动的空气和运动的汽车都因为运动而具有能量，这是什么能？这种能量的大小与什么因素有关？,1.定义物体因而具有的能量称为动能。2.影响动能大小的因素(1)动能的大小与运动物体的有关，同一物体，速度越大，动能。(2)动能的大小与运动物体的有关，同样速度，质量越大，动能。,运动,4.单位：，符号为。5.标矢性：动能只有、没有。,速度,越大,质量,越大,焦耳,j,大小,方向,思考判断(1)某物体的质量大，动能一定大。()(2)动能大的物体，速度一定大。()(3)某物体运动的方向发生改变，动能不一定改变。(),知识点二恒力做功与动能改变的关系,1.实验目的：探究恒力做功与物体的关系。2.实验器材：长木板(一端附有滑轮)、钩码若干、纸带、复写纸片、刻度尺、细线。,动能改变,打点计时器,小车,3.实验原理：在钩码的拉动下，小车的速度发生了变化，也就是小车的动能发生了变化。钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车。小车运动的以及钩码对小车的(近似等于钩码的重力)，就可以研究wfs与ek之间的关系。4.实验步骤(1)将打点计时器固定在长木板上，把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。改变木板倾角，使小车重力平衡于小车及纸带受到的，使小车做匀速直线运动。,动能的变化量,位移,拉力,沿斜木板方向的分力,摩擦力,(2)用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的钩码相连。接通电源，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。(3)更换纸带，重复实验。选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析。,放开小车,5.数据处理,g,fs,(3)数据记录细线拉力_小车质量_,(4)由实验数据得出结论：恒力所做的功与动能变化的关系是：。,在实验误差允许的范围内，恒力做的功等于物体动能的改变量,6.注意事项(1)平衡摩擦力前，不挂重物，轻推小车后，小车能做运动。(2)必须保证悬挂钩码的总质量(填“等于”“远大于”或“远小于”)小车的质量。,匀速,远小于,知识点三动能定理,动能定理的推导(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s，速度由v1增加到v2，此过程力f做的功为w。,ma,fs,2as,(2)内容：合外力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中。(3)表达式：w。(4)两种情况合外力对物体做正功，ek2ek1，动能。合外力对物体做负功，ek2ek1，动能。,动能的变化,ek2ek1,增加,减小,思考判断(1)有外力对物体做功，该物体的动能一定增加。()(2)物体的动能增加，合外力一定做正功。()(3)动能定理仅适用于恒力做功，当物体受到的力变化时，动能定理不再适用。(),对动能和动能变化的理解,核心要点,要点归纳1.动能的“三性”(1)相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。(2)标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。(3)状态量：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。,2.动能变化量的理解(1)表达式：ekek2ek1。(2)物理意义：ek0，表示动能增加；ek0，表示动能减少。(3)变化原因：合外力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做正功，动能增加；合力做负功，动能减少。,经典示例例1关于物体的动能，下列说法中正确的是()a.一个物体的动能可能小于零b.一个物体的动能与参考系的选取无关c.动能相同的物体速度一定相同d.两质量相同的物体，若动能相同，其速度不一定相同,答案d,针对训练1(多选)一质量为0.1kg的小球，以5m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰墙过程中的速度变化和动能变化分别是()a.v10m/sb.v0c.ek1jd.ek0,答案ad,动能定理的理解及应用,观察探究骑自行车下坡时，运动员没有蹬车，车速却越来越快，动能越来越大，这与动能定理相矛盾吗？答案不矛盾。运动员虽然没蹬车，但合力却对人和车做正功，动能越来越大。,核心要点,探究归纳1.对动能定理的理解(1)外力对物体做的总功等于其动能的增加量，即wek。(2)表达式wek中的w为外力对物体做的总功。,2.应用动能定理解题的基本思路(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外力做功的情况，确定合外力做的功。(3)明确研究对象在过程始、末状态的动能ek1和ek2。(4)根据动能定理列出方程wek2ek1，以及其他必要的解题方程，进行求解。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。”,经典示例例2如图所示，质量为m的物块从高为h的斜面上滑下，又在同种材料的水平面上滑行s后静止，已知斜面倾角为，物块由斜面到水平面时平滑过渡，求物块与斜面间的动摩擦因数。,解析分段法：设物块滑至斜面底端时速度为v，则对物块沿斜面下滑过程应用动能定理有,物块在水平面上滑行至静止，由动能定理得,整体法：对全过程应用动能定理有,方法凝练动能定理应用的两点技巧(1)如果问题中已知空间关系，而不涉及物体的加速度，则可以先分析物体所受各力的做功情况，然后由动能定理求解。(2)如果物体的某个运动过程包含几个运动性质不同的阶段(如加速、减速过程)，此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑，对整个过程利用动能定理列式，可使问题更简化。,针对训练2质量m6.0103kg的客机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离l7.2102m时，达到起飞速度v60m/s。求：(1)起飞时飞机的动能多大？(2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？(3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为f3.0103n，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？,代入数值得ek1.08107j(2)设牵引力为f1，由动能定理得f1lek0代入数值，解得f11.5104n(3)设滑行距离为l，由动能定理得f1lflek0,代入数值，得l9.0102m。答案(1)1.08107j(2)1.5104n(3)9.0102m,要点归纳1.数据测量(1)拉力的测量：此过程细线的拉力对小车做功，由于钩码质量很小，可认为小车所受拉力f的大小等于钩码所受重力的大小(忽略钩码加速需要的合外力)。(2)位移的测量：在纸带上记下第一个点o的位置，再在纸带上任意点开始选取n个点1、2、3、4并量出各点到位置o的距离，即为小车运动的位移s。,探究恒力做功与动能改变的关系,核心要点,2.数据处理,经典示例例3某实验小组的同学采用如图甲所示的装置(实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面)来“探究恒力做功与动能改变的关系”。图乙是实验中得到的一条纸带，点o为纸带上的起始点，a、b、c、d、e是纸带上的五个连续的计数点，相邻两个计数点间均有4个点未画出，用刻度尺测得五个点到o的距离如图乙所示。已知所用交变电源的频率为50hz，则：,甲,乙,(1)开始实验时首先应_。(2)打b、d两点时小车的速度分别为vb_m/s，vd_m/s。(3)若钩码的质量m250g，小车的质量m1kg，则从b至d的过程中，根据实验数据计算的合力对小车做的功w_j，小车动能的变化ek_j。(结果保留2位有效数字)(4)由实验数据，他们发现合外力做的功与小车动能的变化有一定的偏差，产生误差的原因可能是_。(至少说出一条),解析(1)为了使钩码对小车的拉力等于合外力，首先应平衡摩擦力。,(3)w合mg(hdhb)0.2510(25.019.01)102j0.40j。,(4)若不满足钩码的质量远小于小车的质量，则钩码的重力大于对小车的拉力，且偏差较大造成误差；若未完全平衡摩擦力，则拉力与摩擦力做的总功等于小车动能的变化，造成误差。答案(1)将木板右端垫高以平衡摩擦力(2)0.601.0(3)0.400.32(4)没有保证钩码的质量远小于小车质量或未完全平衡摩擦力,针对训练3在“探究恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中。,甲,(1)某同学的实验设计方案如图甲所示，该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，实验在安装正确、操作规范的前提下(已平衡摩擦力)进行，还需要满足的条件是：_。(2)实验中，除位移、速度外，还要测出的物理量有：_。(3)在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为50hz。某同学平衡摩擦力时打出的一段纸带如图乙所示，则小车匀速运动时的速度大小为_m/s。(计算结果保留3位有效数字),乙,解析(1)实验时应保证小车的质量远大于钩码的质量。因为当小车质量远大于钩码质量时，可认为小车所受拉力f的大小等于钩码重力。(2)小车用细绳跨过滑轮与钩码连接