江蘇省海頭高級(jí)中學(xué)高一物理下學(xué)期《第七章 動(dòng)能和動(dòng)能定理》課件

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1、第七節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理第七節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.明確動(dòng)能的表達(dá)式及其含義明確動(dòng)能的表達(dá)式及其含義2.會(huì)用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律推導(dǎo)出動(dòng)能定理會(huì)用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律推導(dǎo)出動(dòng)能定理.3理解動(dòng)能定理及其含義，并能利用動(dòng)能定理理解動(dòng)能定理及其含義，并能利用動(dòng)能定理解決有關(guān)問題解決有關(guān)問題重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用對(duì)動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用新 知 初 探新 知 初 探 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、動(dòng)能的表達(dá)式一、動(dòng)能的表達(dá)式 自主探究自主探究 通過計(jì)算外力做的功來探究物體動(dòng)能的變化通過計(jì)算外力做的功來探究物體動(dòng)能的變化設(shè)某物體的質(zhì)量為設(shè)某物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒，在與

2、運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定合力定合力F的作用下發(fā)生的位移為的作用下發(fā)生的位移為l，速度由，速度由v1增增加到加到v2，如圖，如圖771所示則所示則F做的功為：做的功為：W_Fl 由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得Fma，由，由vv2al得得l_，代入代入式得：式得：W_圖圖771成功發(fā)現(xiàn)成功發(fā)現(xiàn)1動(dòng)能：物體由于動(dòng)能：物體由于_而具有的能而具有的能2表達(dá)式：表達(dá)式：Ek_3單位：國際單位是單位：國際單位是_，符號(hào)為，符號(hào)為J，1 J1 kgm2/s21 Nm.運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)焦耳焦耳動(dòng)能動(dòng)能代數(shù)和代數(shù)和3.適用范圍適用范圍(1)動(dòng)能定理既適用于求恒力做功，也適用于求動(dòng)能定理既適用于求恒力做功，也適用于求_做功做功

3、(2)動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)注意：注意：動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，只需要考慮運(yùn)動(dòng)度和時(shí)間，應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，只需要考慮運(yùn)動(dòng)過程中初末狀態(tài)動(dòng)能的變化量即可，因此應(yīng)用過程中初末狀態(tài)動(dòng)能的變化量即可，因此應(yīng)用動(dòng)能定理處理問題有時(shí)比較方便動(dòng)能定理處理問題有時(shí)比較方便變力變力曲線曲線要 點(diǎn) 探 究要 點(diǎn) 探 究 講 練 互 動(dòng)講 練 互 動(dòng)對(duì)動(dòng)能與動(dòng)能變化量的理解對(duì)動(dòng)能與動(dòng)能變化量的理解1.動(dòng)能描述的是物體在某一時(shí)刻或某一位置所動(dòng)能描述的是物體在某一時(shí)刻或某一位置所具有的能量狀態(tài)，具

4、有瞬時(shí)性，是個(gè)狀態(tài)量具有的能量狀態(tài)，具有瞬時(shí)性，是個(gè)狀態(tài)量2.動(dòng)能變化量則是指物體的末動(dòng)能減去初動(dòng)能動(dòng)能變化量則是指物體的末動(dòng)能減去初動(dòng)能,即即Ek2Ek1，描述的是從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)，描述的是從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化量，即對(duì)應(yīng)一個(gè)過程的變化量，即對(duì)應(yīng)一個(gè)過程3.動(dòng)能是標(biāo)量且只取正值，而動(dòng)能變化量有正動(dòng)能是標(biāo)量且只取正值，而動(dòng)能變化量有正負(fù)之分，負(fù)之分，Ek0表示物體的動(dòng)能增加，表示物體的動(dòng)能增加，Ek0表表示物體的動(dòng)能減少示物體的動(dòng)能減少4.動(dòng)能具有相對(duì)性選不同的參考系，因物體動(dòng)能具有相對(duì)性選不同的參考系，因物體速度不同，所以動(dòng)能也就不同；而動(dòng)能的變化速度不同，所以動(dòng)能也就不同；而動(dòng)

5、能的變化量與參考系選取無關(guān)量與參考系選取無關(guān) 關(guān)于物體的動(dòng)能，下列說法中正確的關(guān)于物體的動(dòng)能，下列說法中正確的是是()A一個(gè)物體的動(dòng)能可能小于零一個(gè)物體的動(dòng)能可能小于零B一個(gè)物體的動(dòng)能與參考系的選取無關(guān)一個(gè)物體的動(dòng)能與參考系的選取無關(guān)C動(dòng)能相同的物體的速度一定相同動(dòng)能相同的物體的速度一定相同D兩質(zhì)量相同的物體，動(dòng)能相同，其速度不兩質(zhì)量相同的物體，動(dòng)能相同，其速度不一定相同一定相同例例1【答案答案】D【名師點(diǎn)評(píng)名師點(diǎn)評(píng)】動(dòng)能是標(biāo)量，總是正值；速度動(dòng)能是標(biāo)量，總是正值；速度是矢量，既有大小，又有方向是矢量，既有大小，又有方向變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1.關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說法錯(cuò)誤的是關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下

6、列說法錯(cuò)誤的是()A動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能的物體都具有動(dòng)能B動(dòng)能總為正值動(dòng)能總為正值C一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化；但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化變化；但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化D動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)答案：答案：D對(duì)動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用對(duì)動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用1.物理意義物理意義動(dòng)能定理揭示了物體動(dòng)能的變化是通過外力做動(dòng)能定理揭示了物體動(dòng)能的變化是通過外力做功的過程功的過程(即力對(duì)空間的積累即力對(duì)空間的積累)來實(shí)現(xiàn)的，并且來實(shí)現(xiàn)的，并且通過

7、功來量度，即外力對(duì)物體做的總功對(duì)應(yīng)著通過功來量度，即外力對(duì)物體做的總功對(duì)應(yīng)著物體動(dòng)能的變化若合力做正功物體動(dòng)能的變化若合力做正功,物體動(dòng)能增加物體動(dòng)能增加,其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能若合力做負(fù)功其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能若合力做負(fù)功,物體物體動(dòng)能減少，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能動(dòng)能減少，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能動(dòng)能定理依然表明功與動(dòng)能變化在數(shù)值上是相動(dòng)能定理依然表明功與動(dòng)能變化在數(shù)值上是相等的，但是這并不意味著等的，但是這并不意味著“功就是動(dòng)能增量功就是動(dòng)能增量”,也不是也不是“功轉(zhuǎn)變成動(dòng)能功轉(zhuǎn)變成動(dòng)能”，而是揭示了，而是揭示了“功是功是引起物體動(dòng)能的變化引起物體動(dòng)能的變化”的原因的原因2.應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)應(yīng)

8、注意的問題應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)應(yīng)注意的問題(1)該式是標(biāo)量式，式中的該式是標(biāo)量式，式中的v是相對(duì)于同一參考系是相對(duì)于同一參考系,一般指相對(duì)于地面一般指相對(duì)于地面(2)對(duì)單一物體的單一過程，對(duì)單一物體的單一過程，W指合外力做的指合外力做的功若對(duì)某一過程的不同階段，物體受力情況發(fā)功若對(duì)某一過程的不同階段，物體受力情況發(fā)生變化，則生變化，則W應(yīng)是各力做功的代數(shù)和應(yīng)是各力做功的代數(shù)和(3)該式不僅適用于恒力做功該式不僅適用于恒力做功,也適用于變力做功也適用于變力做功(4)該式不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)該式不僅適用于直線運(yùn)動(dòng),也適用于曲線運(yùn)動(dòng)也適用于曲線運(yùn)動(dòng)3.動(dòng)能定理的應(yīng)用步驟動(dòng)能定理的應(yīng)用步驟(1)確定研究對(duì)象和

9、研究過程確定研究對(duì)象和研究過程(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析(3)寫出該過程中合外力做的功，或分別寫出各寫出該過程中合外力做的功，或分別寫出各個(gè)力做的功個(gè)力做的功(注意功的正負(fù)注意功的正負(fù))如果研究過程中如果研究過程中物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個(gè)物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個(gè)階段做的功階段做的功(4)寫出物體的初、末動(dòng)能寫出物體的初、末動(dòng)能(5)按照動(dòng)能定理列式求解按照動(dòng)能定理列式求解 斜面斜面AB與水平面夾角與水平面夾角30，B點(diǎn)點(diǎn)距水平面的高度距水平面的高度h1 m，如圖，如圖772所所示一個(gè)質(zhì)量為示一個(gè)質(zhì)量為m的物體，從斜面底端以初速的物體，從斜

10、面底端以初速度度v010 m/s沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，物體與斜面間沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，且物體脫離斜面以后的，且物體脫離斜面以后的運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力不計(jì)，求物體落到水平面運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力不計(jì)，求物體落到水平面上時(shí)的速度上時(shí)的速度vC.(g取取10 m/s2)例例2圖圖772【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】選全過程研究，摩擦力做的功選全過程研究，摩擦力做的功為總功為總功【答案答案】9.65 m/s【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)：應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)：不必考慮速度方向；不必考慮速度方向；對(duì)不涉及過程中的問題時(shí)，全程應(yīng)用動(dòng)能定理對(duì)不涉及過程中的問題時(shí)，全程應(yīng)用動(dòng)能定理列式較為簡(jiǎn)單

11、列式較為簡(jiǎn)單變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2.將質(zhì)量將質(zhì)量m2 kg的金屬小球從離地面的金屬小球從離地面H2 m的高處由靜止釋放，落入泥潭并陷入泥中的高處由靜止釋放，落入泥潭并陷入泥中h5 cm深處，不計(jì)空氣阻力，深處，不計(jì)空氣阻力，g取取10 m/s2.求泥潭求泥潭對(duì)金屬小球的平均阻力大小對(duì)金屬小球的平均阻力大小圖圖773答案：答案：820 N動(dòng)能定理與牛頓定律的比較動(dòng)能定理與牛頓定律的比較1.動(dòng)能定理與牛頓定律解題的比較動(dòng)能定理與牛頓定律解題的比較牛頓定律牛頓定律動(dòng)能定理動(dòng)能定理相同點(diǎn)相同點(diǎn)確定研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過確定研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析程分析適用條件適用條件只能研

12、究在恒力作用下只能研究在恒力作用下物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況對(duì)于物體在恒力或變對(duì)于物體在恒力或變力作用下，物體做直力作用下，物體做直線或曲線運(yùn)動(dòng)均適用線或曲線運(yùn)動(dòng)均適用牛頓定律牛頓定律動(dòng)能定理動(dòng)能定理應(yīng)用方法應(yīng)用方法要考慮運(yùn)動(dòng)過程要考慮運(yùn)動(dòng)過程的每一個(gè)細(xì)節(jié)，的每一個(gè)細(xì)節(jié)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題解題只考慮各力的做只考慮各力的做功情況及初、末功情況及初、末狀態(tài)的動(dòng)能狀態(tài)的動(dòng)能運(yùn)算方法運(yùn)算方法矢量運(yùn)算矢量運(yùn)算代數(shù)運(yùn)算代數(shù)運(yùn)算2.應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性(1)應(yīng)用動(dòng)能定理解題不涉及加速度、時(shí)間和矢應(yīng)用動(dòng)能定理解題不涉及加速度、時(shí)間和矢量運(yùn)算，運(yùn)算簡(jiǎn)單不易出錯(cuò)量運(yùn)

13、算，運(yùn)算簡(jiǎn)單不易出錯(cuò)(2)應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初、末兩應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能，并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過程合個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能，并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過程合并為一個(gè)全過程來處理并為一個(gè)全過程來處理,不用考慮過程的細(xì)節(jié)不用考慮過程的細(xì)節(jié)(3)一般情況下，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律一般情況下，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律能夠求解的問題，用動(dòng)能定理也可以求解，并能夠求解的問題，用動(dòng)能定理也可以求解，并且更為簡(jiǎn)捷且更為簡(jiǎn)捷 一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m5103 kg,起飛過程中從靜止開始勻加速滑行的路程為起飛過程中從靜止開始勻加速滑行的路程為x5.3102 m時(shí)，

14、達(dá)到起飛速度時(shí)，達(dá)到起飛速度v60 m/s，在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的k倍倍(k0.02)，求飛機(jī)受到的牽引力，求飛機(jī)受到的牽引力【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】飛機(jī)從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)飛機(jī)從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng),所以可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，也所以可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，也可用動(dòng)能定理求解可用動(dòng)能定理求解例例3【答案】【答案】1.8104 N變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3.一輛汽車以一輛汽車以v16 m/s的速度沿水平路面行駛的速度沿水平路面行駛時(shí)，急剎車后能滑行時(shí)，急剎車后能滑行s13.6 m，如果以，如果以v28 m/s的速度行駛，在同樣

15、路面上急剎車后滑行的速度行駛，在同樣路面上急剎車后滑行的距離的距離s2應(yīng)為應(yīng)為()A6.4 m B5.6 mC7.2 m D10.8 m熱 點(diǎn) 示 例熱 點(diǎn) 示 例 創(chuàng) 新 拓 展創(chuàng) 新 拓 展動(dòng)能定理求解變力做功動(dòng)能定理求解變力做功前面已經(jīng)介紹了變力做功計(jì)算的四種方法，這前面已經(jīng)介紹了變力做功計(jì)算的四種方法，這四種方法從某種意義說都是在已知力和位移的四種方法從某種意義說都是在已知力和位移的條件下，應(yīng)用功的公式求解若物體在變力作條件下，應(yīng)用功的公式求解若物體在變力作用下初、末狀態(tài)已知用下初、末狀態(tài)已知,應(yīng)用動(dòng)能定理求該力做的應(yīng)用動(dòng)能定理求該力做的功較為簡(jiǎn)便功較為簡(jiǎn)便,這也是計(jì)算變力做功的常用方

16、法這也是計(jì)算變力做功的常用方法經(jīng)典案例經(jīng)典案例如圖如圖774所示，一質(zhì)量為所示，一質(zhì)量為m的的小球，用長(zhǎng)為小球，用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平點(diǎn)，小球在水平力力F作用下，從平衡位置作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移到點(diǎn)很緩慢地移到Q點(diǎn)點(diǎn),則力則力F所做的功為所做的功為()圖圖774AmglcosBFlsinCmgl(1cos) DFlcos【審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)】因?yàn)槭且痪徛^程，故小球時(shí)因?yàn)槭且痪徛^程，故小球時(shí)刻處于平衡狀態(tài)又因?yàn)榱烫幱谄胶鉅顟B(tài)又因?yàn)榱為變力，無法利用為變力，無法利用功的定義式求解，但可應(yīng)用動(dòng)能定理求解功的定義式求解，但可應(yīng)用動(dòng)能定理求解【解題樣板解題樣板】由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得WFWG0又又WGmgl(1cos)所以所以WFmgl(1cos)，C正確正確【答案答案】C【題后警示題后警示】(1)變力做功一般不能直接用功變力做功一般不能直接用功的公式求解，可應(yīng)用動(dòng)能定理求解的公式求解，可應(yīng)用動(dòng)能定理求解(2)所求的變力的功可以是合功，也可以是其中所求的變力的功可以是合功，也可以是其中一個(gè)力的功，但動(dòng)能定理中，合力的功才等于一個(gè)力的功，但動(dòng)能定理中，合力的功才等于動(dòng)能增量動(dòng)能增量(3)待求變力的功一般用符號(hào)待求變力的功一般用符號(hào)W表示，但要分清表示，但要分清是變力的功，還是克服此變力的功是變力的功，還是克服此變力的功