77动能和动能定理pptPPT学习教案

会计学177动能动能(dngnng)和动能和动能(dngnng)定定理理ppt第一页，共42页。在本章在本章“1“1追寻守恒追寻守恒(shu hn)(shu hn)量量”中，已经知道中，已经知道第1页/共42页第二页，共42页。与物体与物体(wt)(wt)的质量和速度的质量和速度有关有关第2页/共42页第三页，共42页。第3页/共42页第四页，共42页。一、探究一、探究(tnji)动能的动能的表达式表达式重力重力(zhngl)做功做功WG重力势能重力势能(zhn l sh nn)mgh弹力做功弹力做功WF外力做功外力做功 w w弹性势能弹性势能kx2/2动能表达式？动能表达式？第4页/共42页第五页，共42页。l第5页/共42页第六页，共42页。推导推导F做功做功(zugng)表达式的过程表达式的过程W=FLL= (v22 v12 )/2aa=F/mW=?第6页/共42页第七页，共42页。W mv22 mv12末态初态第7页/共42页第八页，共42页。第8页/共42页第九页，共42页。我们对动能我们对动能(dngnng)的表达式的表达式Ekmv2/2的理解的理解1 1、动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速、动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关度大小有关，与速度方向无关, ,且速度对动能影响且速度对动能影响比质量大。比质量大。2 2、动能是状态量、动能是状态量.V.V是瞬时速度。在某一时刻，物是瞬时速度。在某一时刻，物体具有一定的速度，也就具有一定的动能。体具有一定的速度，也就具有一定的动能。3 3、动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度、动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，一般有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，一般(ybn)(ybn)都以地面为参考系研究物体的运动。都以地面为参考系研究物体的运动。第9页/共42页第十页，共42页。第10页/共42页第十一页，共42页。WEk2Ek1=EkW mv22 mv12第11页/共42页第十二页，共42页。第12页/共42页第十三页，共42页。第13页/共42页第十四页，共42页。W合合Ek2Ek1W合合mv22/2mv12/2第14页/共42页第十五页，共42页。第15页/共42页第十六页，共42页。第16页/共42页第十七页，共42页。1、当外力做正功时，、当外力做正功时，W0，故，故Ek2Ek1，即动能增加，即动能增加 当外力做负功时，当外力做负功时，W0，故，故Ek2Ek1，即动能减少，即动能减少2、对状态与过程关系的理解、对状态与过程关系的理解 功是伴随一个物理功是伴随一个物理(wl)过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。 动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。3、适用范围：、适用范围： 既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于恒力做功，也适用于变力做功； 既适用于直线运动，也适用于曲线运动。既适用于直线运动，也适用于曲线运动。第17页/共42页第十八页，共42页。W合合mv22/2mv12/2第18页/共42页第十九页，共42页。sFf例例1、一架喷气式飞机，质量、一架喷气式飞机，质量 ，起飞过程中从静，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为止开始滑跑的路程为 时，达到起飞速度时，达到起飞速度(sd) 。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的的0.02倍（倍（k=0.02）。求飞机受到的牵引力）。求飞机受到的牵引力F。kgm3100 . 5ms2103 . 5smv/60GFN第19页/共42页第二十页，共42页。1 1找对象（常是单个物体）找对象（常是单个物体）解：对飞机解：对飞机(fij)(fij) 由动能定理有由动能定理有sF1F23 3确确定定各各力力做做功功4 4运动情况分析运动情况分析5 5建方程建方程2 2受受力力分分析析第20页/共42页第二十一页，共42页。不涉及物理运动不涉及物理运动(yndng)(yndng)过程中的过程中的加速度和时间，而只与加速度和时间，而只与物体的初末状态有关，物体的初末状态有关，在涉及有关的力学问题在涉及有关的力学问题，优先应用动能定理。，优先应用动能定理。第21页/共42页第二十二页，共42页。例例8:8:如下图，三小球完全相同，均从离地面如下图，三小球完全相同，均从离地面(dmin)(dmin)高高H H处无初速处无初速释放，不计摩擦，求小球的落地速度。释放，不计摩擦，求小球的落地速度。小结：小结：应用动能定理处理问题时，不需要考虑物体运动细节、应用动能定理处理问题时，不需要考虑物体运动细节、运动方向运动方向(fngxing)(fngxing)，用动能定理处理问题比牛顿运动，用动能定理处理问题比牛顿运动定律方便。定律方便。不需要考虑不需要考虑(kol)(kol)物体运动细节，运动方向物体运动细节，运动方向典型应用典型应用答案：答案：2gH第22页/共42页第二十三页，共42页。第23页/共42页第二十四页，共42页。 瞬间力做功瞬间力做功(zugng)问题问题例9:运动员踢球(t qi)的平均作用力为200N,把一个静止的质量为1kg的球以10m/s的速度踢出,水平面上运动50m后停下,则运动员对球做的功?FS=50mvov=0求变力做功求变力做功(zugng)问题问题如果运动员踢球时，球以如果运动员踢球时，球以10m/s10m/s迎面飞来迎面飞来, ,踢出速度仍为踢出速度仍为10m/s,10m/s,则运动员对球做的功为多少则运动员对球做的功为多少? ? 典型应用典型应用答案：答案：50 J 0 第24页/共42页第二十五页，共42页。练习练习1 1：某人从距地面：某人从距地面(dmin)25m(dmin)25m高处水平抛出一小球，高处水平抛出一小球，小球质量为小球质量为100g100g，出手时速度大小为，出手时速度大小为10m/s,10m/s,落地时速度大落地时速度大小为小为16m/s16m/s，取，取g=10m/s2g=10m/s2，试求：，试求：（1 1） 人抛球时对小球做多少功？人抛球时对小球做多少功？（2 2）小球在空中运动时克服阻力做功多少？）小球在空中运动时克服阻力做功多少？ 练一练练一练答案答案(d n)： 5J 17.2J第25页/共42页第二十六页，共42页。例例10:10:一列货车的质量为一列货车的质量为5.05.0105kg,105kg,在平直轨道在平直轨道以额定功率以额定功率3000kw3000kw加速加速(ji s)(ji s)行驶行驶, ,当速度由静当速度由静止加速止加速(ji s)(ji s)到所能达到的最大速度到所能达到的最大速度30m/s30m/s时时, ,共用了共用了2min,2min,则这段时间内列车前进的距离是多少则这段时间内列车前进的距离是多少? ?Ffv0vx求变力做功问题求变力做功问题(wnt) （与机车相联系的问题（与机车相联系的问题(wnt)）典型典型(dinxng)(dinxng)应用应用答案：答案：1350 m第26页/共42页第二十七页，共42页。 练习1一辆汽车的质量为m，从静止开始起动，沿水平路面前进了s后，达到了最大行驶速度(sd)vmax，设汽车的牵引功率保持不变，所受阻力为车重的k倍求： (1)汽车的牵引功率； (2)汽车从静止到开始匀速运动所需的时间第27页/共42页第二十八页，共42页。巩固提高：巩固提高：1.1.如图所示，物体从高为如图所示，物体从高为h h的斜面体的顶端的斜面体的顶端A A由静止开始由静止开始(kish)(kish)滑下，滑到水平面上的滑下，滑到水平面上的B B点静止，点静止，A A到到B B的水平距离的水平距离为为S S，求：，求：物体与接触面间的动摩擦因数（已知：斜面体和水平面都物体与接触面间的动摩擦因数（已知：斜面体和水平面都由同种材料制成）由同种材料制成）第28页/共42页第二十九页，共42页。解：（过程整体法）物体从解：（过程整体法）物体从A由静止由静止(jngzh)滑到滑到B的过程中，由动的过程中，由动能定理有：能定理有：shSSlmgSmglmghCBCBcos0cos而而由和式得由和式得.第29页/共42页第三十页，共42页。2.2.如图，物体沿一曲面从如图，物体沿一曲面从A A点无初速滑下，滑至点无初速滑下，滑至曲面的最低点曲面的最低点B B时，下滑高度为时，下滑高度为5m,5m,若物体的质量若物体的质量为为1kg,1kg,到到B B点时的速度为点时的速度为6m/s,6m/s,则在下滑过程中，则在下滑过程中，物体克服物体克服(kf)(kf)阻力所做的功为多少？阻力所做的功为多少？AB5m此题中的摩擦力是变力，此题中的摩擦力是变力，变力做功变力做功(zugng)不能不能用用WFlcos计算。计算。物体物体(wt)克服摩擦力做功克服摩擦力做功32J第30页/共42页第三十一页，共42页。W=-0.11J0.15第31页/共42页第三十二页，共42页。4. 4. 如图所示，质量为如图所示，质量为m m的物体静放在水平光滑的平台上，的物体静放在水平光滑的平台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮由地面以速度系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮由地面以速度V0V0向右向右走动着的人拉着。设人在地面上从平台的边缘开始向右行走动着的人拉着。设人在地面上从平台的边缘开始向右行至至(xn zh)(xn zh)绳和水平方向夹角成绳和水平方向夹角成=30=30处，求在此过处，求在此过程中人做的功。程中人做的功。解：将解：将V0分解由动能定分解由动能定理可得，人所做的功等理可得，人所做的功等于于(dngy)物体动能的物体动能的增量，即增量，即21222121mvmvWV0V2V2第32页/共42页第三十三页，共42页。00212330cos0vvvv202083)23(21mvvmW由图知：由图知：V0V2V2第33页/共42页第三十四页，共42页。5.以初速以初速V0竖直上抛一个质量为竖直上抛一个质量为m=0.1kg的小球，的小球，当小球返回出发点时的速度当小球返回出发点时的速度(sd)大小为大小为3V0/4，若，若g取取10m/s2，则小球受到的空气平均阻力为多少？，则小球受到的空气平均阻力为多少？(2) )(1) 02043212021vmfhmghmvfhmgh下降过程中升过程中解：由动能定理知，上mgf257)2() 1 (得第34页/共42页第三十五页，共42页。fGG H h分析：小球的下落(xilu)过程根据受力情况可分为两段：因此可以分两段求解，也可以按全因此可以分两段求解，也可以按全过程求解过程求解接触地面前做自由落体运动，只受重力接触地面前做自由落体运动，只受重力G作作用；用；接触地面后做减速运动，受重力接触地面后做减速运动，受重力G和阻力和阻力f作用。作用。第35页/共42页第三十六页，共42页。接触接触(jich)地地面前面前（2）全过程：）全过程：解：以球为研究解：以球为研究(ynji)对象，在下落的过程中受力如对象，在下落的过程中受力如图，根据动能定理有图，根据动能定理有0212mvmgH2210mvfhmgh0fhhHmg解解 得得：hHmgf1（1）分段求解 设小球(xio qi)在接触地面时的速度为v，则接触地面后接触地面后GfG H h第36页/共42页第三十七页，共42页。一物体静止在不光滑一物体静止在不光滑(gung hu)(gung hu)的水平面上的水平面上，已知，已知m=1kgm=1kg，=0.1,=0.1,现用水平外力现用水平外力F=2NF=2N拉拉其运动其运动5m5m后立即撤去水平外力后立即撤去水平外力F,F,求其还能滑求其还能滑多远多远? ?Fv0vl =0.1=0.1ffx=0=0 多过程多过程(guchng)(guchng)问题问题 直线运直线运动动5m第37页/共42页第三十八页，共42页。例例10质量为质量为m的跳水运动的跳水运动(yndng)员从高为员从高为H的跳台上以速率的跳台上以速率v1 起跳，落水时的速率为起跳，落水时的速率为v2 ，运动运动(yndng)中遇有空气阻力，那么运动中遇有空气阻力，那么运动(yndng)员起跳后在空中运动员起跳后在空中运动(yndng)克服克服空气阻力所做的功是多少？空气阻力所做的功是多少？V1HV2解：解：对象对象(duxing)运动员运动员过程过程-从起跳从起跳(qtio)到落水到落水受力分析受力分析-如图示如图示fmg由动能定理由动能定理22211122KWmvmvE 总21222121mvmvWmgHf21222121mvmvmgHWf第38页/共42页第三十九页，共42页。第39页/共42页第四十页，共42页。第40页/共42页第四十一页，共42页。第41页/共42页第四十二页，共42页。