《动能和动能定理(上)》课件

《动能和动能定理（上）》概念提出动能3知识回顾探究功与速度变化的关系

外力做的功W和小车获得的速度v之间的关系：

4理论推导建立情境：设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。动能这个过程中力F做的功

根据牛顿第二定律

又因为

即

5理论推导建立情境：设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。动能所以

也就是

动能表达式：末态初态6概念辨析动能

动能：物理意义：物体由于运动而具有的能量。标矢性：标量。单位：焦耳，简称焦（J）。单位与功相同

7概念体验动能我国在1970年发射的第一颗人造地球卫星，质量为173kg，运动速度为7.2km/s，它的动能是：

一颗步枪子弹质量约为10g，出射速度约为400m/s，它的动能是：

8概念体验动能相同速度撞击到了墙上，造成的损害不同。

9头脑风暴思考：公式推导用的是匀变速直线运动，曲线运动或变力做功也适用吗？

动能定理：动能定理物理意义：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。动能定理

或平抛运动：设运动时间为t，末动能为Ek2，初动能为Ek1重力做功为下落高度∴又∵其中∴∴10头脑风暴

动能定理（曲线）

变力做功：11头脑风暴动能定理（变力）

每一段极短的时间内都可以看做恒力做功。

……

解1

飞机的初动能，末动能；合力F做的功为。

根据动能定理，有合力F为牵引力F牵与阻力F阻之差，而阻力为受力分析得最后代入数值得到方向与速度方向相同12例题分析动能定理例题1.一架喷气式飞机，质量m=5000kg，起飞过程从静止开始滑跑。当位移达到l=530m时，速度达到起飞的速度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。

解2

飞机的初动能，末动能；设速度方向为正方向根据受力分析可得，水平方向飞受到牵引力F牵和阻力F阻在做功由动能定理得其中牵引力做正功，阻力做负功，得代入上式得代入数据得方向与速度方向相同13例题分析动能定理

思考：与解1的做法有什么不同？解法1是先求合力做功，再通过受力分析求牵引力大小。解法2理清楚有什么力做功，求分力功的代数和等于动能变化。14即时训练动能和动能定理关于动能的理解，下列说法正确的是（）A.动能可以为负值

B.一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，速度变化时，动能也一定变化

C.动能不变的物体，一定处于平衡状态

D.描述物体的动能时，其实也是需要选择参考系的，一般选地面或相对地面静止的物体①动能的表达式？②动能的大小与什么有关？D15即时训练动能和动能定理2.如图所示，物体从A处静止开始沿光滑斜面AO下滑，又在粗糙水平面上滑动，最终停在B处已知A距水平面OB的高度为h，物体的质量为m，现将物体m从B点沿原路送回至A处，需外力做的功至少应为（）①下滑过程中有哪些力做功？②返回原处有哪些力做功？③动能定理的速度只要看那些即可？D16即时训练动能和动能定理

17思路总结动能定理思路步骤：（1）确定研究对象（2）选定研究过程（3）确定初末状态（4）进行受力分析（判断做功的力）（5）运用动能定理（6）最后列式计算动能：物体由于运动而具有的能量。动能定理的适用范围：

适用于所有外力做功引起初末动能的变化问题。动能定理的物理意义：

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。动能定理的计算过程：

18概念总结动能和动能定理

探究一对动能及动能变化的理解情境导引如图所示,是古代战争中攻击城门的战车的模型图,战车上装有一根质量很大的圆木,士兵们推着战车以很大的速度撞击城门,可以轻而易举地将城门撞破。圆木的质量很大,速度很大,是为了增加圆木的什么能?要点提示

为了增加圆木的动能。

知识归纳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:动能是表示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.对动能变化量的理解(1)表达式:ΔEk=Ek2-Ek1,即末动能减初动能。(2)物理意义:①ΔEk>0,表示动能增加;②ΔEk<0,表示动能减少;③ΔEk=0,表示动能不变。(3)变化原因:物体动能变化是因为合力做功。合力做正功,动能增加,合力做负功则动能减少。(4)过程量:对应物体从一个状态到另一个状态的动能变化过程。画龙点睛

物体速度变化(如速度的大小不变,方向变化),物体的动能不一定变化(例如匀速圆周运动)。而动能变化,速度一定变化。迁移应用例1(多选)关于动能的理解,下列说法正确的是(

)A.凡是运动的物体都具有动能B.重力势能可以为负值,动能也可以为负值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.动能不变的物体,一定处于平衡状态答案

AC解析

动能是物体由于运动而具有的能量,所以运动的物体都具有动能,A正确;动能不可能为负值,故B错误;由于速度为矢量,当方向变化时,若其速度大小不变,则动能并不改变,故C正确;做匀速圆周运动的物体动能不变,但并不处于平衡状态,D错误。规律方法

动能与速度的三种关系(1)数值关系:Ek=mv2,速度v越大,动能Ek越大。(2)瞬时关系:动能与速度均为状态量,二者具有瞬时对应关系。(3)变化关系:动能是标量,速度是矢量。当动能发生变化时,物体的速度(大小)一定发生了变化;当速度发生变化时,可能仅是速度方向的变化,物体的动能可能不变。变式训练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,则小球碰墙过程中速度的变化和动能的变化分别是(

)A.Δv=10m/s B.Δv=0C.ΔEk=1J D.ΔEk=0答案

AD解析

速度是矢量,故Δv=v2-v1=5

m/s-(-5

m/s)=10

m/s。而动能是标量,初末、状态的速度大小相等,故动能相等,因此ΔEk=0,选项A、D正确。探究二对动能定理的理解情境导引歼-15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机,如图所示。(1)歼-15战机起飞时,合力做什么功?速度怎么变化?动能怎么变化?(2)歼-15战机着舰时,动能怎么变化?合力做什么功?增加阻拦索的目的是什么?要点提示

(1)正功

增加

变大

(2)减小

负功

使动能减少得更快

知识归纳对动能定理的理解

研究过程单个物体运动过程中的某一阶段或运动全过程表达式W=Ek2-Ek1①公式中W是合力做的功,不是某个力做的功②Ek2、Ek1分别是末动能和初动能,Ek2可能大于、小于或等于Ek1③W、Ek2、Ek1中的位移和速度必须是相对于同一参考系,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系因果关系合力对物体做功是引起物体动能变化的原因①合力做正功时,动能增大②合力做负功时,动能减小普遍性适用于恒力、变力做功,直线、曲线运动优势动能定理对应的是一个过程,它只涉及物体初、末状态的动能和整个过程中合力的功,无需分析其中运动状态变化的细节,且涉及的功和能均为标量,无方向性,计算十分方便。因此用动能定理一般比用牛顿第二定律和运动学公式求解问题要简便,甚至还能解决它们难以解决的问题画龙点睛

动能定理说明了合力做的功是动能变化的原因。

迁移应用例2

下列关于运动物体所受的合力、合力做功和动能变化的关系,正确的是(

)A.如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零B.如果合力对物体做的功为零,则合力一定为零C.物体在合力作用下做匀变速直线运动,则动能在一段过程中变化量一定不为零D.如果物体的动能不发生变化,则物体所受合力一定是零答案

A解析

功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积,如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零,A正确;如果合力对物体做的功为零,可能是合力不为零,而是物体在合力的方向上的位移为零,B错误;竖直上抛运动是一种匀变速直线运动,在物体上升和下降阶段经过同一位置时动能相等,动能在这段过程中变化量为零,C错误;动能不变化,只能说明速度大小不变,但速度方向有可能变化,因此合力不一定为零,D错误。规律方法

(1)动能是标量,物体的速度变化时,动能不一定变化。(2)功是物体动能变化的原因,合力做正功,物体动能增加;合力做负功,物体动能减少。变式训练2一质量为m的滑块,以速度v在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度变为-2v(方向与原来相反),在整段时间内,水平力所做的功为(

)答案

A探究三动能定理的应用情境导引如图所示,质量为m的小球以初速度v0从山坡底部A处恰好冲上高为h的坡顶B,请思考:(1)小球运动中哪些力做了功?(2)如何求得小球克服阻力做的功?要点提示

(1)小球受的重力和阻力都对小球做了负功,支持力不做功。(2)根据动能定理-mgh-Wf=0-可求得小球克服阻力做的功。知识归纳1.应用动能定理的优越性(1)物体由初始状态到末状态的过程中,物体的运动性质、运动轨迹、做功的力是变力还是恒力等诸多因素都可以不予考虑,使分析简化。(2)应用牛顿运动定律和运动学规律时,涉及的有关物理量比较多,对运动过程中的细节也要仔细研究,而应用动能定理只考虑合力做功和初、末两个状态的动能,并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理。2.应用动能定理解题的一般步骤(1)选取研究对象(通常是单个物体),明确它的运动过程。(2)对研究对象进行受力分析,明确各力做功的情况,即是否做功?做正功还是负功?用已知量、未知量怎样表示?求出各力做功的代数和。(3)明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2。(4)列出动能定理的方程W=Ek2-Ek1,结合其他必要的关系方程求解。迁移应用例3滑沙运动是继滑冰、滑水、滑雪和滑草之后又一新兴运动,它使户外运动爱好者在运动的同时又能领略到沙漠的绮丽风光。如图所示,人坐在滑沙板上从沙坡斜面的顶端由静止沿直线下滑,设下滑时受到的恒定阻力是重力的0.3倍,沙坡长度L为100m,斜面倾角θ为30°,重力加速度g取10m/s2,求人滑到斜面底端时的速度大小。答案

20m/s拓展探究请试