高中物理第四章机械能和能源第4节动能动能定理课件教科版.pptx

1、第4节动能动能定理,自主学习,课堂探究,达标测评,自主学习 课前预习感悟新知,(教师参考) 目标导航,重点:动能定理的应用 难点:动能定理的理解,情境链接 歼-15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机,如图所示.,信息 1.合力做正功,战机的速度增大,动能增大. 2.合力做负功,战机的速度减小,动能减小.增加阻拦索能使战机动能迅速减小 .,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战机着地时,动能怎么变化?合力做什么功?增加阻拦索的原因是什么?,教材梳理,一、动能 1.定义:物理学中把物体由于 而具有的能量叫做动能. 2.表达式:Ek= . 3.单位:在国

2、际单位制中,动能的单位是 ,符号是J.,运动,焦耳,想一想 动能与速度的变化有什么关系? 答案: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.,二、动能定理 1.内容:合外力所做的功等于物体动能的变化,这一关系称为动能定理.,末动能,想一想 动能定理与牛顿第二定律的适用情况有什么不同? 答案:牛顿第二定律只能用于物体合外力恒定做直线运动的情况,而动能定理既适用于恒力也适用于变力,既适用于直线运动也适用于曲线运动的情况.,初动能,合外力,1.速度大的物体动能也大.() 2.某物体的速度加倍,它的动能也加倍

3、.() 3.两质量相同的物体,动能相同,速度一定相同.() 4.做匀速圆周运动的物体,速度改变,动能不变.() 5.合外力做功不等于零,物体的动能一定变化.() 6.物体的动能增加,合外力做正功.(),思考判断,答案:1.2.3.4.5.6.,要点一,对动能的理解,课堂探究 核心导学要点探究,【问题导学】 质量一定的物体的动能发生变化时,速度一定变化吗?物体的速度发生变化时,动能一定变化吗?,答案:质量一定的物体动能发生变化时,其速度一定随之变化;物体的速度发生变化时(如匀速圆周运动),其动能不一定发生变化.,【要点归纳】 对动能的理解 (1)是状态量:与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对

4、应. (2)具有相对性: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. (3)是标量:只有大小没有方向.,【典例1】 (多选)关于对动能的理解,下列说法正确的是( ) A.动能是普遍存在的机械能的一种基本形式,凡是运动的物体都具有动能 B.动能总是正值,但对于不同的参考系,同一物体的动能大小是不同的 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.动能不变的物体,受力一定为零,思路点拨 (1)对于不同参考系,同一运动物体的速度大小是不同的,其动能大小是不同的. (2)速度是矢量,速度变化时可能是大小不变,只有方向变化.动能是标量,动能不变时速

5、度的大小一定不变,但速度方向可能变化.,ABC,解析:动能是物体由于运动而具有的能量,所以运动的物体都有动能,A正确;由于Ek= mv2,而v与参考系的选取有关,所以B正确;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,但物体受力并不为零,D错误.,误区警示,动能认识的几个误区,(1)质量一定的物体,速度变化,动能不一定变化.物体速度的变化可以是速度大小变化,也可以是速度方向变化,物体的速度只有方向变化时,动能不变化,如匀速圆周运动. (2)合外力不为零,动能不一定变化.有很多同学错误的认为合外力不为零,动能就一定变化,这种认识是错误的

6、,如做匀速圆周运动的物体,合外力不为零,但动能不变化. (3)动能是相对的.同一个物体的速度选取不同的参考系是不同的,因此动能是不同的.,(教师备用) 例1-1:(多选)一质量为0.1 kg的小球,以5 m/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.v=10 m/s B.v=0 C.Ek=1 J D.Ek=0,AD,解析:速度是矢量,故v=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Ek=0.故选项A,D正确.,针对训练1-1

7、 (多选)改变汽车的质量和速度大小,都能使汽车的动能发生变化,则下列说法中正确的是( ) A.质量不变,速度增大到原来的2倍,则动能增大为原来的2倍 B.速度不变,质量增大到原来的2倍,则动能增大为原来的2倍 C.质量减半,速度增大到原来的4倍,则动能增大为原来的2倍 D.速度减半,质量增大到原来的4倍,则动能不变,BD,要点二,动能定理的理解及其应用,【问题导学】 物体动能的改变量一定大于零吗?举例说明.,答案:不一定.如列车加速出站时合外力做正功,动能增大,动能的改变量大于零;列车减速进站时合外力做负功,动能减小,动能改变量小于零.,【要点归纳】 1.动能定理的物理意义 合外力做功是引起物

8、体动能变化的原因,动能变化的多少要靠合外力做功的数值来量度,动能定理反映了合外力做功过程的实质是其他形式的能和动能的相互转化. 2.解题步骤 (1)选取研究对象,明确它的运动过程. (2)分析物体的受力,明确各力的做功情况. (3)确定初、末状态及对应的初、末状态的动能. (4)应用动能定理列出方程. (5)求解并进行检验.,【典例2】人骑自行车上坡,坡长l=200 m,坡高h=10 m,人和车的总质量为100 kg,人蹬车的牵引力为F=100 N,若在坡底时车的速度为10 m/s,到坡顶时车的速度为4 m/s,(g取10 m/s2)求: (1)上坡过程中人克服摩擦力做多少功;,思路点拨 (1

9、)人蹬车上坡过程中牵引力F、重力和摩擦力做功.,答案:(1)1.42104 J,答案:(2)41.3 m,思路点拨(2)人不蹬车上坡过程中重力和摩擦力做功.,(2)人若不蹬车,以10 m/s的初速度冲上坡,最远能在坡上行驶多远.(设自行车所受阻力恒定),物体在下滑过程中受到的弹力在发生变化,即使物体与曲面间的动摩擦因数各处是一样的,物体受到的摩擦力也是变力.求变力做的功时,无法应用W=Fl求解,只能把变力做的功用符号W表示,应用动能定理求解,这是求变力做功的方法之一.,变力做功的求解,规律方法,(教师备用) 例2-1:(多选)物体沿直线运动的v-t关系图像如图所示,已知在第1秒内合外力对物体所

10、做的功为W,则( ) A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4W B.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2W C.从第5秒末到第7秒末合外力做功为W D.从第3秒末到第4秒末合外力做功为-0.75W,CD,针对训练2-1一列车的质量为5.0105 kg,在平直的轨道上以额定功率3 000 kW加速行驶,当速度由10 m/s加速到所能达到的最大速度30 m/s时,共用了2 min,则在这段时间内列车前进的距离是多少?,答案:1 600 m,要点三,动能定理的多过程问题,【典例3】 从离地面H高处落下一只小球,小球在运动过程中所受的空气阻力是其重力的k(k1)倍,而小球与地面相碰后,能以相同大小的速

11、率反弹. (1)小球第1次与地面碰撞后,能够反弹起的最大高度是多少? (2)小球从释放开始,直至停止弹跳为止,所通过的总路程是多少?,思路点拨 物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加速、减速的过程),此时可以分段考虑,也可以对全过程考虑,但如能对整个过程利用动能定理列式可使问题简化.,误区警示,动能定理应用时应注意的问题,若物体的运动过程分为几个不同的阶段,题目并未要求计算中间量,对全程应用动能定理较简便.,例3-1:如图所示,倾角=37的固定斜面底端B经一长度极短的光滑圆弧与足够长的水平传送带相接.一质量m=2 kg的小物块(可视为质点)从高h=0.75 m 的斜面上A处由

12、静止开始下滑,当传送带不动时物块恰好滑到C处停下.已知传送带BC的长度L=2.25 m,物块与斜面间的动摩擦因数1=0.3,取sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2.求:,(教师备用),(1)物块与传送带间的动摩擦因数2;,答案:(1)0.2,(2)若传送带以v=2 m/s的速度顺时针匀速转动,物块仍从A处由静止开始下滑,求物块在传送带上因摩擦产生的热量Q.,答案:(2)1 J,针对训练3-1 如图所示是滑板运动的轨道,AB和CD是一段光滑的圆弧形轨道,BC是一段长x=7 m的粗糙水平轨道.运动员从AB轨道上P点(距地面高为h)以v0=6 m/s的速度下滑,经BC轨道后

13、冲上CD轨道,到Q点(距地面高为H)时速度减为零,已知运动员的质量m=50 kg,h=1.4 m,H=1.8 m,取g=10 m/s2.求:,(1)运动员第一次经过B点、C点的速度大小;,答案:(1)8 m/s6 m/s,(2)运动员与BC轨道的动摩擦因数.,答案:(2)0.2,达标测评 随堂演练检测效果,1.(多选)关于对动能的理解,下列说法正确的是( ) A.动能是机械能的一种表现形式,凡是运动的物体都具有动能 B.相对不同参考系,同一物体运动的动能相同 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,AC,解析:动能是物体

14、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;由于Ek= mv2,而v与参考系的选取有关,所以B错;由于速度为矢量,当方向变化时其动能不一定改变,故C正确;做匀速圆周运动的物体,动能不变,但并不是处于平衡状态,故D错.,2.甲、乙两物体质量的比M1M2=31,速度的比v1v2=13,在相同的阻力作用下逐渐停下,则它们的位移比x1x2是( ) A.11B.13C.31D.41,B,解析:由Ek= mv2得两物体的动能之比Ek1Ek2=13,而根据动能定理-Fx1=-Ek,所以x1x2=Ek1Ek2=13,B正确.,3.速度为v的子弹,恰可穿透一块固定的木板.如果子弹速度为2v,子弹穿透木板时所受阻力视为不变,则可穿透同样的固定木板( ) A.2块 B.3块C.4块 D.8块,C,4.有一质量为0.2 kg的物块,从长为4 m、倾角为30光滑斜面顶端处由