高中物理《7.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理》課件 新人教版必修2.ppt

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第四節(jié) 動(dòng)能 動(dòng)能定理,一 探究動(dòng)能的表達(dá)式：,問(wèn)題1：什么時(shí)動(dòng)能？物體的動(dòng)能和什么因素有關(guān)？,思考：一架飛機(jī)在牽引力作用下（不計(jì)阻力），在飛機(jī)跑道上加速運(yùn)動(dòng)，分析： （1）飛機(jī)的動(dòng)能有沒(méi)有變化？ （2）飛機(jī)動(dòng)能變化的原因是什么？,問(wèn)題2：設(shè)物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的 恒定外力F的作用下發(fā)生一段位移L，速度由v1增 加到v2，如圖所示。試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué) 公式，推導(dǎo)出力F對(duì)物體做功的表達(dá)式。,一 探究動(dòng)能的表達(dá)式：,,,F做功為：,牛頓第二定律：,一 探究動(dòng)能的表達(dá)式：,1、動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能．,3、物體的動(dòng)能等于物體的質(zhì)量與物體速度 的二次方的乘積的一半．,4、物理意義：描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量， 動(dòng)能是標(biāo)量，且恒為正值，具有瞬時(shí)性,5 單位：焦耳( J ),例題,我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為173 kg，軌道速度為7.2km/s,求它的動(dòng)能是多少?,解：根據(jù) 得，,衛(wèi)星動(dòng)能：,例題：關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法是正確的 （ ）,A、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,B、動(dòng)能總是非負(fù)值,C、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,D、動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài),A B C,問(wèn)題探究3：,1．一質(zhì)為2kg的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度為10m/s，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度是20m/s，求: (1) 經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是多少? (2) 從A到B動(dòng)能變化了多少? (3) 從A到B的過(guò)程中重力做了多少功? (4) 從A到B的過(guò)程中重力做功與動(dòng)能的變化關(guān)系如何？,解（1）由 得,在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：,在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：,（2）從A到B動(dòng)能的變化量為：,（4）相等。即,（3）由 得， AB過(guò)程重力做功為：,問(wèn)題探究4： 質(zhì)量為m的物體在水平方向上受到恒定的牽引力F和阻力f作用，經(jīng)A處時(shí)的動(dòng)能為 ，發(fā)生一段位移S后到達(dá)位置B時(shí)的動(dòng)能 ，請(qǐng)利用牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式試推導(dǎo)在這過(guò)程中，力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系。,∴外力對(duì)物體做的總功為：,解：f做功為：,F做功為：,由① ② ③ 得：,①,動(dòng)能定理,1 內(nèi)容：合力所做的功等于物體動(dòng)能的變化．,,②曲線運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng),③單個(gè)物體或幾個(gè)物體,④一個(gè)過(guò)程或全過(guò)程,注意點(diǎn):①“=”是數(shù)值上相等,而不是就是,②做功引起能的變化,對(duì)于功與能的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A、功就是能，能就是功 B、功可以變成能，能可以變成功 C、做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程 D、功是能量的量度,C,例：某同學(xué)從高為h 處以速度v0 水平投出一個(gè)質(zhì)量為m 的鉛球,求鉛球落地時(shí)速度大小。,分析與解：鉛球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)只有重力做功，動(dòng)能增加。設(shè)鉛球的末速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理有,,,化簡(jiǎn)得 2 g h= v 2-v02,,,應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：,①確定研究對(duì)象，畫(huà)出草圖； ②分析物體的受力情況，分析各力做功的情況； ③確定物體的初、末狀態(tài)；明確初、末狀態(tài)的動(dòng)能 ④列式求解； ⑤對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析討論。,例:一架?chē)姎馐斤w機(jī)，質(zhì)量m =5×103kg，起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑的路程為s =5.3×102m時(shí)，達(dá)到起飛的速度 v =60m/s，在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍（k=0.02），求飛機(jī)受到的牽引力。,解法一：飛機(jī)受到重力G、支持力N、牽引力F 和阻力f 作用，這四個(gè)力做的功分別為WG=0，WN=0，WF=Fs，Wf=-kmgs.,據(jù)動(dòng)能定理得：,代入數(shù)據(jù)得：,,,v0=0m/s,v=60m/s,s=5.3×102m,動(dòng)能定理與牛頓第二定律的區(qū)別,牛頓第二定律是矢量式，反映的是力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系； 動(dòng)能定理是標(biāo)量式，反映做功過(guò)程中功與始末狀態(tài)動(dòng)能增量的關(guān)系。,動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，因此用它處理問(wèn)題有時(shí)很方便。,小結(jié)： 一、動(dòng)能 1、定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做 動(dòng)能 2、表達(dá)式：EK = 1/2·M·V2 二、動(dòng)能定理 1、內(nèi)容：合力所做的功等于物體動(dòng)能的變化 2、表達(dá)式：W=1/2·M·V22-1/2·M·V12,一人用平均100牛的力把2Kg足球以10m/s踢出,水平飛出100米,求此人對(duì)球做功,練習(xí)1,一輛質(zhì)量m、速度為vo的汽車(chē)在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后于水平地面滑行了距離L后停了下來(lái)。試求汽車(chē)受到的阻力。,練習(xí)2,應(yīng)用動(dòng)能定理解題步驟：,動(dòng)能定理的表達(dá)式是個(gè)標(biāo)量方程，一般以地面為參考系，凡是與位移相關(guān)的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，一般都可以應(yīng)用動(dòng)能定理求解。應(yīng)用動(dòng)定理解題的一般步聚： ①選擇研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析； ②分析各力做功的情況； ③確定研究過(guò)程（有時(shí)有幾個(gè)過(guò)程）的初、末態(tài)； ④根據(jù)動(dòng)能定理列方程求解。,例1．,質(zhì)量為m=3kg的物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，在水平恒力F=9N作用下起動(dòng)，如圖所示。當(dāng)m位移s1=8m時(shí)撤去推力F，試問(wèn)：還能滑多遠(yuǎn)？(g取10m/s2),分析：物體m所受重力G、支持力N、推力F、滑動(dòng)摩擦力f均為恒力，因此物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；撤去F后，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．因此，可用牛頓定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解． 物體在動(dòng)力F和阻力f作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，G和N不做功，F(xiàn)做正功，f做負(fù)功，因此，也可以用動(dòng)能定理求解．,解法一：用牛頓定律和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)撤去F推力前、后物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別為,m在勻加速運(yùn)動(dòng)階段的末速度為,將上兩式相加，得,答：撤去動(dòng)力F后，物體m還能滑4m遠(yuǎn),可否對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理？,練習(xí)1：,質(zhì)量為m的物體從以速度v0豎直向上拋出，物體落回地面時(shí)，速度大小為3v0/4。（設(shè)物體在運(yùn)動(dòng)中所受空氣阻力大小不變），求： （1）物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力的大小。 （2）物體以初速度2v0豎直向上拋出時(shí)，上升的最大高度。如物體與地面碰撞過(guò)程中無(wú)能量損失，求物體運(yùn)動(dòng)的總路程。,練習(xí)2：,如圖所示，斜面的傾角為θ，質(zhì)量為m的滑塊距擋板P為s0，滑塊以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ?；瑝K所受摩擦力小于滑塊沿斜面的下滑力。若滑塊每次與擋板相碰均無(wú)機(jī)械能損失，求滑塊經(jīng)過(guò)的路程。,,某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下，下落2m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎屈的方法緩沖，使自身重心又下降了0．5m，在著地過(guò)程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)為自身所受重力的 [ ] A．2倍 B．5倍 C．8倍 D．10倍,答案:B,練習(xí)3,例2：,一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛于天花板上，小球在水平力F的作用下，從平衡位置P點(diǎn)緩慢地移到Q點(diǎn)，此時(shí)繩子轉(zhuǎn)過(guò)了θ角，如圖所示，則F做的功為（ ） A．mgLcosθ B．mgL(1－cosθ) C．FLsinθ D．FLθ,答案：B,例3,一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平面上，一個(gè)水平恒力F推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)了10s鐘，然后撤去推力F，物體又滑行了5s才停下來(lái)，物體運(yùn)動(dòng)的v—t圖像如圖所示，則推力F做的功和摩擦力在后5s內(nèi)做的功分別為多少？,答案：2700J,例5：,如圖所示，在一塊水平放置的光滑板面中心開(kāi)一小孔O，穿過(guò)一根細(xì)繩，細(xì)繩的一端用力F的向下拉，另一端系一小球，并使小球在板面上以半徑r做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)開(kāi)始緩慢地增大拉力F，使小球的運(yùn)動(dòng)半徑逐漸減小，若已知拉力變?yōu)?F時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)半徑恰好減為r/2，求在此過(guò)程中，繩子的拉力對(duì)小球所做的功。,答案 ：3Fr/2,例6：,一個(gè)物體以初速度Vo＝l0m/s自斜面底端向上滑行，如圖所示，到達(dá)斜面頂端時(shí)恰好靜止，隨后物體向下滑行返回底端時(shí)的速度為5m/s，求斜面的高度是多少?若該斜面的傾角θ＝30°，則物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少?(取g＝lOm／s2),例7：,如圖所示，一個(gè)小滑塊質(zhì)量為m，在傾角θ＝37°的斜面上從高為h＝25cm處由靜止開(kāi)始下滑，滑到斜面底端時(shí)與擋板P發(fā)生彈性碰撞后又沿斜面上滑，若滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，求滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程．,學(xué)習(xí)目標(biāo),（一）知識(shí)與技能 1、掌握動(dòng)能的表達(dá)式。 2、掌握動(dòng)能定理的表達(dá)式。 3、理解動(dòng)能定理的確切含義，應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問(wèn)題。,過(guò)程與方法,1、運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式。 2、理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)習(xí)運(yùn)用動(dòng)能定理分析解決問(wèn)題的方法。,情感、態(tài)度與價(jià)值觀,通過(guò)動(dòng)能定理的演繹推導(dǎo)，感受成功的喜悅，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。,學(xué)習(xí)重點(diǎn),動(dòng)能定理及其應(yīng)用,學(xué)習(xí)難點(diǎn),對(duì)動(dòng)能定理的理解和應(yīng)用,