动能动能定理ppt课件（教科版必修2）

动能动能定理ppt课件（教科版必修2）1动能动能定理ppt课件（教科版必修2）2动能动能定理ppt课件（教科版必修2）3动能动能定理ppt课件（教科版必修2）4动能动能定理ppt课件（教科版必修2）5动能动能定理ppt课件（教科版必修2）6动能动能定理ppt课件（教科版必修2）7动能动能定理ppt课件（教科版必修2）8动能动能定理ppt课件（教科版必修2）9动能动能定理ppt课件（教科版必修2）10一、对动能和动能定理的进一步理解一、对动能和动能定理的进一步理解一、对动能和动能定理的进一步理解111.1.对动能的理解对动能的理解(1)(1)是状态量是状态量:与物体的运动状态与物体的运动状态(或某一时刻的速度或某一时刻的速度)相对应相对应.(2)(2)具有相对性具有相对性:选取不同的参考系选取不同的参考系,物体的速度不同物体的速度不同,动能也动能也不同不同,一般以地面为参考系一般以地面为参考系.(3)(3)是标量：只有大小没有方向是标量：只有大小没有方向.1.对动能的理解122.2.对动能定理的理解对动能定理的理解(1)(1)内容：外力对物体做的总功等于其动能的增加量，即内容：外力对物体做的总功等于其动能的增加量，即W=EW=Ek k.2.对动能定理的理解13(2)W(2)W为外力对物体做的总功，为外力对物体做的总功，W W的求法有两种思路：的求法有两种思路：先求出各个力对物体所做的功先求出各个力对物体所做的功W W1 1、W W2 2、W W3 3，再求出它们，再求出它们的代数和的代数和W=WW=W1 1+W+W2 2+W+W3 3即为总功即为总功.先求出物体所受各个力先求出物体所受各个力的合力的合力F F合合，再利用，再利用W=FW=F合合lcoscos求合力所做的功求合力所做的功.(3)(3)为物体动能的变化量，也称作物体动为物体动能的变化量，也称作物体动能的增量，表示物体动能变化的大小能的增量，表示物体动能变化的大小.(2)W为外力对物体做的总功，W的求法有两种思路：14(4)(4)合外力对物体做正功，即合外力对物体做正功，即W0,EW0,Ek k 0 0，表明物体的动能，表明物体的动能增大；合外力对物体做负功，即增大；合外力对物体做负功，即W0,EW0,Ek k00,Ek 0，表明物体的15 动能定理应用中所针对的一般为单个物体，动能定理应用中所针对的一般为单个物体，且物体要在惯性参考系中运动且物体要在惯性参考系中运动.动能定理应用中所针对的一般为单个16【典例【典例1 1】(2011(2011苏州高一检测苏州高一检测)一物体做变速运动时，下一物体做变速运动时，下列说法正确的有列说法正确的有()()A.A.合外力一定对物体做功，使物体动能改变合外力一定对物体做功，使物体动能改变B.B.物体所受合外力一定不为零物体所受合外力一定不为零C.C.合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D.D.物体加速度一定不为零物体加速度一定不为零【典例1】(2011苏州高一检测)一物体做变速运动时，下列17 【解题指导】【解题指导】分析该题应注意以下三点：分析该题应注意以下三点：(1)(1)只有合外力不为零时，物体的速度才发生变化只有合外力不为零时，物体的速度才发生变化.(2)(2)只有合外力做功不为零时，物体的动能才发生变化只有合外力做功不为零时，物体的动能才发生变化.(3)(3)只有速度的大小发生变化时，物体的动能才发生变化只有速度的大小发生变化时，物体的动能才发生变化.【标准解答】【标准解答】选选B B、D.D.物体的速度发生了变化，则合外力一物体的速度发生了变化，则合外力一定不为零，加速度也一定不为零，定不为零，加速度也一定不为零，B B、D D正确；物体的速度正确；物体的速度变化，可能是大小不变，方向变化，故动能不一定变化，变化，可能是大小不变，方向变化，故动能不一定变化，合外力不一定做功，合外力不一定做功，A A、C C错误错误.【解题指导】分析该题应注意以下三点：18【规律方法】【规律方法】动能与速度的关系动能与速度的关系(1)(1)数值关系：数值关系：，速度，速度v v和动能和动能E Ek k均为取地面为参考均为取地面为参考系时的数值系时的数值.(2)(2)瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系关系.(3)(3)变化关系：动能是标量，速度是矢量，当动能发生变化变化关系：动能是标量，速度是矢量，当动能发生变化时，物体的速度时，物体的速度(大小大小)一定发生了变化，当速度发生变化一定发生了变化，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时，可能仅是速度方向的变化，物体的动能可能不变.【规律方法】动能与速度的关系19二、动能定理的应用及优越性二、动能定理的应用及优越性二、动能定理的应用及优越性241.1.动能定理与牛顿定律解题的比较动能定理与牛顿定律解题的比较1.动能定理与牛顿定律解题的比较25两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单不易出错时间，不涉及矢量运算，运算简单不易出错.两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉262.2.应用动能定理的优越性应用动能定理的优越性(1)(1)物体由初始状态到末状态的过程中物体由初始状态到末状态的过程中,物体的运动性质、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予考虑,使分析简化使分析简化.(2)(2)应用牛顿运动定律和运动学规律时应用牛顿运动定律和运动学规律时,涉及的有关物理量涉及的有关物理量比较多比较多,对运动过程中的细节也要仔细研究对运动过程中的细节也要仔细研究,而应用动能定而应用动能定理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动能理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动能,并且可以把并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理不同的运动过程合并为一个全过程来处理.(3)(3)一般情况下一般情况下,由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题问题,用动能定理也可以求解用动能定理也可以求解,并且更为简捷并且更为简捷.2.应用动能定理的优越性273.3.应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤(1)(1)确定研究对象和研究过程确定研究对象和研究过程.(2)(2)对研究对象进行受力分析对研究对象进行受力分析.(.(研究对象以外的物体施于研研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析，含重力究对象的力都要分析，含重力.).)(3)(3)写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功(注意功的正负注意功的正负).).如果研究过程中物体受力情况有变化，要如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功分别写出该力在各个阶段做的功.(4)(4)写出物体的初、末动能写出物体的初、末动能.(.(注意动能增量是末动能减初动注意动能增量是末动能减初动能能)(5)(5)按照动能定理列式求解按照动能定理列式求解.3.应用动能定理解题的步骤28 (1)(1)功的计算公式功的计算公式W=FW=Flcoscos只能求恒力做只能求恒力做的功，不能求变力的功，而由动能定理知，只要求出物体的功，不能求变力的功，而由动能定理知，只要求出物体的动能变化的动能变化EEk k=E=Ek2k2-E-Ek1k1，就可以间接求得变力做的功，就可以间接求得变力做的功.(2)(2)列方程时等号的左边是合外力做的功，右边是动能的增列方程时等号的左边是合外力做的功，右边是动能的增量量.(1)功的计算公式W=Flco29【典例【典例2 2】一架喷气式飞机，质量】一架喷气式飞机，质量m m5105103 3 kg kg，起飞过程，起飞过程中从静止开始滑行的路程为中从静止开始滑行的路程为x x5.3105.3102 2 时，达到起飞速时，达到起飞速度度v v60 60/s/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的力的k k倍倍(k(k0.02)0.02)，求飞机受到的牵引力，求飞机受到的牵引力.【解题指导】【解题指导】飞机在恒力作用下做匀加速直线运动，飞机在恒力作用下做匀加速直线运动，可选择运用牛顿运动定律和匀变速运动规律综合求解，也可选择运用牛顿运动定律和匀变速运动规律综合求解，也可选择运用动能定理求解可选择运用动能定理求解.【典例2】一架喷气式飞机，质量m5103 kg，起飞过程30【标准解答】【标准解答】解法一：以飞机为研究对象，它受重力、支解法一：以飞机为研究对象，它受重力、支持力、牵引力和阻力作用持力、牵引力和阻力作用.由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：F Fkmgkmga a 又由运动学公式得：又由运动学公式得：v v2 2-0-02 22ax 2ax 解解式得：式得：【标准解答】解法一：以飞机为研究对象，它受重力、支持力、牵31解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为力和阻力作用，这四个力做的功分别为W W，W W支支，W W牵牵FxFx，W W阻阻kmgx.kmgx.由动能定理得：由动能定理得：Fx-kmgx=mvFx-kmgx=mv2 2-0-0解得：解得：答案：答案：1.8101.8104 4 N N解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作32【规律方法】【规律方法】动能定理与牛顿运动定律在解题时的选择动能定理与牛顿运动定律在解题时的选择动能定理与牛顿运动定律是解决力学问题的两种重要工具，动能定理与牛顿运动定律是解决力学问题的两种重要工具，一般来讲凡是牛顿运动定律能解决的问题，用动能定理都能一般来讲凡是牛顿运动定律能解决的问题，用动能定理都能解决，但动能定理能解决的问题，牛顿运动定律不一定能解解决，但动能定理能解决的问题，牛顿运动定律不一定能解决，且同一个问题，用动能定理要比用牛顿运动定律解决起决，且同一个问题，用动能定理要比用牛顿运动定律解决起来更简便来更简便.通常情况下，某问题若涉及时间或过程的细节，要用牛顿运通常情况下，某问题若涉及时间或过程的细节，要用牛顿运动定律去解决；某问题若不考虑具体细节、状态或时间，如动定律去解决；某问题若不考虑具体细节、状态或时间，如物体做曲线运动，受力为变物体做曲线运动，受力为变力等情况，一般要用动能定力等情况，一般要用动能定理去解决理去解决.【规律方法】动能定理与牛顿运动定律在解题时的选择33三、探究合力做功与物体动能改变的关系三、探究合力做功与物体动能改变的关系1.1.实验原理实验原理测出力对物体做不同的功时物体动能的变化测出力对物体做不同的功时物体动能的变化,从而得到恒力从而得到恒力做功与物体动能改变的关系做功与物体动能改变的关系.三、探究合力做功与物体动能改变的关系382.2.实验步骤和注意事项实验步骤和注意事项(1)(1)用天平测出小车的质量用天平测出小车的质量M M，并记录，并记录.(2)(2)按图安装实验器材，只是砝码盘中不加砝码，要调整滑按图安装实验器材，只是砝码盘中不加砝码，要调整滑轮的高度，使细线与长木板平行轮的高度，使细线与长木板平行.2.实验步骤和注意事项39(3)(3)平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端垫高，改变木板的平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端垫高，改变木板的倾角，使小车能在木板上做匀速运动倾角，使小车能在木板上做匀速运动.(4)(4)细绳一端连接小车，另一端通过滑轮挂上砝码，注意砝细绳一端连接小车，另一端通过滑轮挂上砝码，注意砝码的质量要远小于小车的质量码的质量要远小于小车的质量.(5)(5)纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，开始实验时，要先接通电源，然后放开小车，此时可认为开始实验时，要先接通电源，然后放开小车，此时可认为小车所受的合外力就等于砝码的重力小车所受的合外力就等于砝码的重力.(3)平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端垫高，改变木板的倾角，40(6)(6)记录测量数据：用天平测出小车的质量记录测量数据：用天平测出小车的质量M M，砝码的质量，砝码的质量m m；用刻度尺测出纸带上各点到第一个点的距离；用刻度尺测出纸带上各点到第一个点的距离.(7)(7)计算速度：由纸带根据一段时间内的平均速度等于中间计算速度：由纸带根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，来计算各对应时刻小车的速度时刻的瞬时速度，来计算各对应时刻小车的速度.(8)(8)分析砝码的重力分析砝码的重力mgmg对小车所做的功对小车所做的功mgxmgx与小车对应时刻与小车对应时刻的动能的动能 的关系的关系.(6)记录测量数据：用天平测出小车的质量M，砝码的质量m；用413.3.误差分析误差分析(1)(1)若忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力会对实验结果若忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力会对实验结果带来影响带来影响.(2)(2)实验中实验中,由于砝码质量远小于小车质量由于砝码质量远小于小车质量,可认为绳子对小可认为绳子对小车的拉力车的拉力F=mg,F=mg,而实际情况是而实际情况是:砝码向下加速时砝码向下加速时,mg-F=ma,mg-F=ma,所所以以Fmg.FFmg.F与与mgmg的差别在砝码质量偏大时会对实验结果带来的差别在砝码质量偏大时会对实验结果带来影响影响.(3)(3)纸带上各点之间距离测量时会带来误差纸带上各点之间距离测量时会带来误差.3.误差分析42【典例【典例3 3】(2011(2011无锡高一检测无锡高一检测)某学习小组做某学习小组做“探究功与探究功与速度变化的关系速度变化的关系”的实验如图所示，图中小车是在一条橡的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为的功记为W.W.当用当用2 2条、条、3 3条条完全相同的橡皮筋并在一起进完全相同的橡皮筋并在一起进行第行第2 2次、第次、第3 3次次实验时实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致保持一致).).每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打的纸带上的点计算出打的纸带上的点计算出.【典例3】(2011无锡高一检测)某学习小组做“探究功与速43(1)(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和尺和_电源电源(填填“交流交流”或或“直流直流”)”)；(2)(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是()()A.A.放开小车，能够自由下滑即可放开小车，能够自由下滑即可B.B.放开小车，能够匀速下滑即可放开小车，能够匀速下滑即可C.C.放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D.D.放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_44(3)(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.橡皮筋处于原长状态橡皮筋处于原长状态B.B.橡皮筋仍处于伸长状态橡皮筋仍处于伸长状态C.C.小车在两个铁钉的连线处小车在两个铁钉的连线处D.D.小车已过两个铁钉的连线小车已过两个铁钉的连线(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度45(4)(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行部分进行测量测量(根据如图所示的纸带回答根据如图所示的纸带回答).).(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测46 【解题指导】【解题指导】掌握掌握“探究合力做功与物体动能改变探究合力做功与物体动能改变的关系的关系”实验的步骤和注意事项是解题关键实验的步骤和注意事项是解题关键.【标准解答】【标准解答】(1)(1)打点计时器使用的是交流电源；打点计时器使用的是交流电源；(2)(2)平衡平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可，故车，小车能够匀速下滑即可，故D D正确；正确；(3)(3)放开小车后，放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B B正确；正确；(4)(4)从纸带上看，纸带的从纸带上看，纸带的GJGJ段打点比较均匀，所以应选用纸段打点比较均匀，所以应选用纸带的带的GJGJ段进行测量段进行测量.答案：答案：(1)(1)交流交流 (2)D (3)B (4)GJ (2)D (3)B (4)GJ 【解题指导】掌握“探究合力做功与物体动能改变的47【典例】质量为【典例】质量为2 kg2 kg的铁球从离地的铁球从离地2 m2 m高处自由下落，陷入高处自由下落，陷入沙坑中沙坑中2 cm2 cm深处，如图所示，求沙子对铁球的平均阻力深处，如图所示，求沙子对铁球的平均阻力.(g.(g取取10 m/s10 m/s2 2)【典例】质量为2 kg的铁球从离地2 m高处自由下落，陷入沙48【解题指导】【解题指导】铁球的运动分为自由下落和匀减速直线运动铁球的运动分为自由下落和匀减速直线运动两段，可分段应用动能定理也可全段应用动能定理求解两段，可分段应用动能定理也可全段应用动能定理求解.【标准解答】【标准解答】(1)(1)分段列式：设铁球自由下落至沙面时的速分段列式：设铁球自由下落至沙面时的速度为度为v v，铁球自由下落至沙面的过程中有：，铁球自由下落至沙面的过程中有：设铁球在沙中受到的平均阻力为设铁球在沙中受到的平均阻力为F Ff f，铁球在沙中运动的过程，铁球在沙中运动的过程中有中有mgh-Fmgh-Ff fh=h=解上述两式并代入数据得解上述两式并代入数据得F Ff f=2 020 N.=2 020 N.【解题指导】铁球的运动分为自由下落和匀减速直线运动两段，可分49(2)(2)全程列式：全过程重力做功为全程列式：全过程重力做功为mg(H+h)mg(H+h)，进入沙中阻力，进入沙中阻力做功做功-F-Ff fh,h,铁球开始时的动能为零，进入沙坑最后动能也为铁球开始时的动能为零，进入沙坑最后动能也为零零,所以所以mg(H+h)-Fmg(H+h)-Ff fh=0,h=0,代入数据解得代入数据解得F Ff f=2 020 N.=2 020 N.答案：答案：2 020 N2 020 N(2)全程列式：全过程重力做功为mg(H+h)，进入沙中阻力50 对动能定理理解不清导致错误对动能定理理解不清导致错误一个质量为一个质量为m m的小球拴在钢绳的一端，另一端作用一大小为的小球拴在钢绳的一端，另一端作用一大小为F F1 1的拉力束缚在光滑水平面上做半径为的拉力束缚在光滑水平面上做半径为R R1 1的匀速圆周运动，的匀速圆周运动，如图所示，今将力的大小改为如图所示，今将力的大小改为F F2 2,使小球仍在水平面上做匀使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为速圆周运动，但半径变为R R2 2(R(R2 2R00，故，故B B对；由于速度是矢量，当速度大小对；由于速度是矢量，当速度大小不变、方向变化时，动能不变，但动能变化时，速度大小不变、方向变化时，动能不变，但动能变化时，速度大小必然变化，必然变化，C C对；物体动能不变时，其速度方向有可能变对；物体动能不变时，其速度方向有可能变化，此时物体没有处于平衡状态，化，此时物体没有处于平衡状态，D D错错.【解析】选D.物体由于运动而具有的能叫动能，故A对；由 563.3.两个物体质量比为两个物体质量比为1414，速度大小之比为，速度大小之比为4141，则这两，则这两个物体的动能之比个物体的动能之比()()A.11 B.14A.11 B.14C.41 D.21C.41 D.21【解析】【解析】选选C.C.若设物体若设物体m m1 1=m=m，则，则m m2 2=4m;v=4m;v1 1=4v=4v，v v2 2=v=v，则动，则动能能 故故E Ek1k1EEk2k2=41=41，C C对对.3.两个物体质量比为14，速度大小之比为41，则这两574.(20114.(2011聊城高一检测聊城高一检测)一质量为一质量为m m的滑块，以速度的滑块，以速度v v在光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，滑块的速度变为右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为-2v(-2v(方向方向与原来相反与原来相反)，在这段时间内，水平力所做的功为，在这段时间内，水平力所做的功为()()【解析】【解析】选选A.A.对滑块由动能定理得：对滑块由动能定理得：故故A A正确正确.4.(2011聊城高一检测)一质量为m的滑块，以速度v在光585.5.在距地面高在距地面高 12 m 12 m处，以处，以12 m/s12 m/s的水平速度抛出质量为的水平速度抛出质量为0.5 kg0.5 kg的小球，其落地时速度大小为的小球，其落地时速度大小为18 m/s18 m/s，求小球在运，求小球在运动过程中克服阻力做功多少？动过程中克服阻力做功多少？(g(g取取10 m/s10 m/s2 2)5.在距地面高 12 m处，以12 m/s的水平速度抛出质量59【解析】【解析】对小球自抛出至落地过程由动能定理得：对小球自抛出至落地过程由动能定理得：则小球克服阻力做功为：则小球克服阻力做功为：答案：答案：15 J15 J【解析】对小球自抛出至落地过程由动能定理得：60Thank you!61