鲁科版物理必修一21运动、空间和时间

1、能量能量一个物体能够对外做功，就说这个一个物体能够对外做功，就说这个物体具有能量物体具有能量功功是能量转化的量度是能量转化的量度龙卷风海啸风车1定义定义 物体由于物体由于 而具有的能叫动能。而具有的能叫动能。2影响动能大小的因素影响动能大小的因素 (1)动能的大小与运动物体的动能的大小与运动物体的 有关，同一物体，有关，同一物体， 越大，越大， 动能动能 。(2)动能的大小与运动物体的动能的大小与运动物体的 有关，同样速度，有关，同样速度， 越大，动能越大，动能 。3表达式：表达式：Ek 。越大越大运动运动速度速度动能动能越大越大速度速度质量质量质量质量4 4单位：单位： ，符号为：，符号为：

2、 。5 5标量标量只有只有 、没有、没有 ，动能的大小与速度方向无关。，动能的大小与速度方向无关。焦耳焦耳大小大小方向方向 对动能概念的理解对动能概念的理解 (1)动能具有相对性，参考系不同，速度就不同，动能具有相对性，参考系不同，速度就不同，所以动能也不同。一般以地面为参考系描述物体的所以动能也不同。一般以地面为参考系描述物体的动能。动能。 (2)动能是状态量，是表征物体运动状态的物理动能是状态量，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。地被确定了。J1关于动能，下列说法正确的是关于动能，下列说法正确的是 (

3、)对于不同的参考系，同一物体的动能大小是对于不同的参考系，同一物体的动能大小是不同的动能的大小由物体的质量和速率决不同的动能的大小由物体的质量和速率决定，与物体运动的方向无关物体以相同的定，与物体运动的方向无关物体以相同的速率向东和向西运动，动能的大小相等但方向速率向东和向西运动，动能的大小相等但方向不同物体以相同的速率做匀速直线运动和不同物体以相同的速率做匀速直线运动和曲线运动，其动能不同曲线运动，其动能不同A BC D解析：解析：动能是标量，与速度的大小有关，而与速动能是标量，与速度的大小有关，而与速度的方向无关，动能具有相对性，参考系不同，度的方向无关，动能具有相对性，参考系不同，同一物

4、体动能大小不同。同一物体动能大小不同。答案：答案：A2质量质量10克以克以800m/s 速度飞行的子弹速度飞行的子弹,质量质量60千千克以克以10m/s的速度奔跑的运动员的速度奔跑的运动员,动能各多少动能各多少?哪一哪一个动能大个动能大?假设物体原来就具有速度假设物体原来就具有速度v1，在合外力在合外力F作用作用下，经过一段位移下，经过一段位移s，速度达到速度达到v2，如图，则如图，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？呢？分析： 外力F做功： W1Fs 摩擦力f做功： W2-fs F-f = F合合=m afsFsW总sFsfF合)(11222

5、12221212mvmvavvmakkkEEE12 v22-v12 2av22-v12=2asS=恒力做功与动能改变的关系恒力做功与动能改变的关系 1使用器材使用器材 、砝码、天平、砝码、天平、 、低压交流电源、低压交流电源、细绳、一端附有定滑轮的长木板、薄木块、细绳、一端附有定滑轮的长木板、薄木块、 、毫米刻、毫米刻度尺等。度尺等。小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带 2 2实验方法实验方法 (1) (1)平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端垫高垫高，改变木板，改变木板的倾角，使小车能在木板上做的倾角，使小车能在木板上做 。 (2) (2)细绳一端连接小车，另一端

6、通过滑轮挂上砝码，注意砝细绳一端连接小车，另一端通过滑轮挂上砝码，注意砝码的质量要码的质量要 小车的质量。小车的质量。 (3) (3)纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，开始实验时，要先接通电源，然后放开小车，此时可认为小车开始实验时，要先接通电源，然后放开小车，此时可认为小车所受的合外力等于砝码所受的重力。所受的合外力等于砝码所受的重力。匀速直线运动匀速直线运动远小于远小于3记录测量数据记录测量数据 用天平测出用天平测出 的质量的质量M、砝码的质量、砝码的质量m；用刻度；用刻度尺测出纸带上各点到尺测出纸带上各点到 的距离。的距离。

7、4计算速度计算速度 由纸带根据一段时间内的平均速度等于由纸带根据一段时间内的平均速度等于 的的瞬时速度，来计算各对应时刻小车的速度。瞬时速度，来计算各对应时刻小车的速度。第一个点迹第一个点迹中间时刻中间时刻小车小车 1实验中的注意事项实验中的注意事项 (1)平衡摩擦力时，小车应连着纸带且接通电源。平衡摩擦力时，小车应连着纸带且接通电源。 (2)细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力不变。不变。 (3)开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器。开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器。 (4)小车的加速度应适当大一些，以能在纸带长约小车的加速度应

8、适当大一些，以能在纸带长约50 cm的范围内清楚地取的范围内清楚地取78个计数点为宜。个计数点为宜。 (5)要防止砝码落地和小车跟定滑轮相撞，应采取一些要防止砝码落地和小车跟定滑轮相撞，应采取一些防范措施。防范措施。 (6)要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把打点计时器打出的一般把打点计时器打出的5个点作为个点作为1个计数点个计数点)，选取的，选取的计数点不少于计数点不少于6个。个。 (7)不要分次测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕不要分次测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到计数起点可先统一量出到计数起点0之间的距离之间

9、的距离)。读数时估读到毫。读数时估读到毫米的下一位。米的下一位。图图211图图213是实验中得到的一条纸带，点是实验中得到的一条纸带，点O为纸带上的起始点，为纸带上的起始点，A、B、C是纸带的三个连续的计数点，相邻两个计数点间均是纸带的三个连续的计数点，相邻两个计数点间均有有4个点未画出，用刻度尺测得个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到到O的距离如图的距离如图213所示。已知所用交变电源的频率为所示。已知所用交变电源的频率为50 Hz，问：，问：图图213打打B点时，小车的瞬时速度点时，小车的瞬时速度vB_ m/s。(结果保留两位结果保留两位有效数字有效数字) (2)实验的数据处理：实验的数据

10、处理： 计算各数据中计算各数据中v2和相应的外力做功和相应的外力做功W的数值填入下表。的数值填入下表。编号编号数据数据物理量物理量123456速度速度v 2/(m2s2)外力做功外力做功W/J 利用坐标方格纸，将各组数据在坐标纸上标出，然利用坐标方格纸，将各组数据在坐标纸上标出，然后作出后作出Wv2图象。如果作出的图线是一条直线，说明外力图象。如果作出的图线是一条直线，说明外力做功做功W与物体速度的平方与物体速度的平方v2成正比，即成正比，即Wv2。 5得出结论得出结论 如果砝码的重力如果砝码的重力mg对小车所做的功对小车所做的功mgs等于小车对应等于小车对应时刻动能的时刻动能的 ，可得出结论

11、：恒力对物体所做的，可得出结论：恒力对物体所做的功等于物体动能的增量。功等于物体动能的增量。变化量变化量动能定理动能定理 1内容内容 对物体所做的功等于物体动能的改变量。对物体所做的功等于物体动能的改变量。 2表达式表达式 。 3适用条件适用条件 既适用于既适用于恒力恒力对物体做功，也适用于对物体做功，也适用于变力变力对物体做功。对物体做功。既适用于物体做既适用于物体做直线直线运动，也适用于物体做运动，也适用于物体做曲线曲线运动。运动。 4意义意义 可以用可以用 做功的多少来量度物体动能的改变量。做功的多少来量度物体动能的改变量。 合外力合外力 W合合Ek2Ek1外力外力 1应用动能定理时应注

12、意的问题应用动能定理时应注意的问题 (1)动能定理的计算式是标量式，动能定理的计算式是标量式，v、s为相对同一参考系为相对同一参考系(一般为地面一般为地面)的物理量。的物理量。 (2)动能定理的研究对象是单一物体，或者可以看成单一动能定理的研究对象是单一物体，或者可以看成单一物体的物体系。动能定理反映了外力做的功引起物体的物体系。动能定理反映了外力做的功引起动能动能变化的变化的规律，不考虑其他物体的能量变化。规律，不考虑其他物体的能量变化。 (3)表达式的右边表示动能的变化量，必须是表达式的右边表示动能的变化量，必须是“Ek2Ek1”，顺序不能颠倒。顺序不能颠倒。 (4)有些力在物体运动全过程

13、中不是始终存在的，若物有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，若物体的运动包含几个物理过程，物体运动状态、受力等情况体的运动包含几个物理过程，物体运动状态、受力等情况均发生变化，因而在考虑外力做功时，必须根据不同情况，均发生变化，因而在考虑外力做功时，必须根据不同情况，分别对待。分别对待。 (5)当物体的运动是由几个物理过程所组成，又不需要当物体的运动是由几个物理过程所组成，又不需要研究过程的中间状态时，可以把这几个物理过程看做一个研究过程的中间状态时，可以把这几个物理过程看做一个整体过程进行研究，从而避开每个运动过程的具体细节，整体过程进行研究，从而避开每个运动过程的具体细节，具有过程简明、

14、方法巧妙、运算量小等优点。具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点。 例例1一架喷气式飞机，质量一架喷气式飞机，质量m5.0103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑，起飞过程中从静止开始滑跑(如图如图214所示所示)。当位移达到。当位移达到s5.3102 m时，速度达到起飞速度时，速度达到起飞速度v60 m/s。在此过程中飞机受。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的到的平均阻力是飞机重力的0.02倍，求飞机受到的牵引力。倍，求飞机受到的牵引力。(g取取10 m/s2)动能定理的基本应用动能定理的基本应用图图214思路点拨思路点拨解此题应注意两点：解此题应注意两点：(1)动能定理中强调的是合外力

15、的功。动能定理中强调的是合外力的功。(2)题目中的已知量是哪些。题目中的已知量是哪些。答案答案1.8104 N 借题发挥借题发挥 (1)动能定理指出了物体动能的变化是通过外力做功动能定理指出了物体动能的变化是通过外力做功的过程来实现的，并且通过做功来量度，即外力对物体做的过程来实现的，并且通过做功来量度，即外力对物体做的的总功总功，对应着物体动能的变化。，对应着物体动能的变化。 (2)动能定理只强调动能定理只强调初、末状态初、末状态动能的变化，在一段动能的变化，在一段过程中初末位置的动能变化为零，并不意味着在此过程中过程中初末位置的动能变化为零，并不意味着在此过程中的各个时刻动能不变化。的各个

16、时刻动能不变化。利用动能定理求解变力做功利用动能定理求解变力做功图图215 思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点： (1)物体在物体在AB段受到的阻力是变力，不能用公式段受到的阻力是变力，不能用公式WFlcos来求解；来求解； (2)由题意可知物体运动过程的初、末动能及其他恒力做由题意可知物体运动过程的初、末动能及其他恒力做功的情况，可用动能定理来计算阻力对物体所做的功。功的情况，可用动能定理来计算阻力对物体所做的功。 解析解析物体在从物体在从A滑到滑到C的过程中，有重力、的过程中，有重力、AB段的阻段的阻力、力、BC段的摩擦力共三个力做功，且段的摩擦力共三个力做

17、功，且WGmgR，WfBCmgL，由于物体在，由于物体在AB段受到的阻力是变力，做的功不能直段受到的阻力是变力，做的功不能直接求解。接求解。 设物体在轨道设物体在轨道AB段受到的阻力对物体所做的功为段受到的阻力对物体所做的功为WfAB，从从A到到C，根据动能定理：，根据动能定理：mgRWfABmgL0代入数据解得代入数据解得WfAB6 J。 答案答案6 J 借题发挥借题发挥 利用动能定理求解变力做功时，首先要注意哪些力是变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，确定初、力，哪些力是恒力，找出恒力做的功和变力做的功，确定初、末动能，然后再利用

18、动能定理解题。末动能，然后再利用动能定理解题。1一质量为一质量为m的小球，用长为的小球，用长为L的轻绳悬挂于的轻绳悬挂于O点，小球在水点，小球在水平拉力平拉力F作用下，从平衡位置作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到点很缓慢地移动到Q点点(如如图图216所示所示)，则拉力，则拉力F所做的功为所做的功为 ()图图216AmgLcos BmgL(1cos)CFLsin DFL解析：解析：因为小球运动的过程是缓慢地，所以小球动能的因为小球运动的过程是缓慢地，所以小球动能的变化为变化为0，小球上升过程中只有重力，小球上升过程中只有重力G和和F做功，由动能做功，由动能定理得定理得WFmgL(1cos)0，

19、即，即WFmgL(1cos)，故故B正确。正确。答案：答案：B2 2、如图，水平面上有一个被固定在墙上的弹簧，如图，水平面上有一个被固定在墙上的弹簧，质量为质量为m m的小球紧靠在被压缩的弹簧的另一端。的小球紧靠在被压缩的弹簧的另一端。静止起释放弹簧和小球，当小球向右移动了距离静止起释放弹簧和小球，当小球向右移动了距离x x 时与弹簧分离，速度为时与弹簧分离，速度为v v。小球与平面的摩擦。小球与平面的摩擦力为力为f f 。求在此过程中弹簧对小球做的功。求在此过程中弹簧对小球做的功。动能定理与图象问题动能定理与图象问题例例3.汽车在平直公路上由静止开始做汽车在平直公路上由静止开始做匀加速直线运动，当汽车速度达到匀加速直线运动，当汽车速度达到vm时关闭发动机，汽车继续运动一段时时关闭发动机，汽车继续运动一段时间后停止，其速度图象如图所示，间后停止，其速度图象如图所示，若汽车加速行驶时其牵引力做功为若汽车加速行驶时其牵引力做功为W1，汽车在整个运动汽车在整个运动 过程中克服阻力做功过程中克服阻力做功W2，则，则W1与与W2的比的