动能和动能定理课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7.7,动能和动能定理,7.7动能和动能定理,1,动能和动能定理课件,2,动能和动能定理课件,3,什么是动能？物体在什么情况下具有动能？,物体由于运动而具有的能量叫做动能。,想一想：,能不能说“运动的物体具有的能量就是动能”呢？,引入,（1）运动的物体除了具有动能以外，还可以具有势能、内能、电能等其他形式的能量。,（2）在运动的物体所具有的能量中，仅仅由于运动而引起的那部分能量才是动能。,什么是动能？物体在什么情况下具有动能？物体由于运动而具有的能,4,物体的动能可能和什么因素有关呢？,物体的动能与质量、速度有关。质量越大、速度越大，动能就越大。,引入,从斜面上滚下的钢球，质量越大时，能推动放在粗糙水平面上的木块的距离也越大。,物体的动能可能和什么因素有关呢？物体的动能与质量、速,5,设物体的质量为,m,，在与运动方向相同的恒定外力的作用下发生一段位移，速度由,v,1,增加到,v,2,，如图所示。试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力对物体做功的表达式。,v,1,v,2,l,F,F,一、动能的表达式,设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力的作用下,6,v,1,v,2,l,F,F,一、动能的表达式,把F和L的表达式代入 得：,根据牛顿第二定律：,由运动学公式：,v1v2lFF一、动能的表达式把F和L的表达式代入,7,因为这个量在过程终了时和过程开始时的差，正好等于力对物体所做的功，所以“”应该就是我们寻找的,动能表达式,。,“力对初速度为零的物体所做的功与物体速度的二次方成正比。”这也印证了我们的猜想,(,7.6实验：探究功与速度变化的关系,),。,一、动能的表达式,1,2,mv,2,因为这个量在过程终了时和过程开始时的差，正好等于力对,8,我们说质量为,m,的物体,，,以速度,v,运动时的动能是：,标量：只有大小没有方向，且无负值；,单位：,1J=,1Nm=1Ws=,1kgm,2,/s,2,状态量：与物体的速度相对应,一、动能的表达式,动能具有,相对性,由于瞬时速度与参考系有关,所以E,k,也与参考系有关,我们说质量为m的物体，以速度v运动时的动能是：标,9,计算一下物体的动能：,1,E,k,=,2,mv,2,=,173（7.2,10,3,）,2,J,=4.48 10,9,J,1,2,我国在,1970,年发射的第一,颗人造地球卫星，质量为,173kg,，运动速度为,7.2km/s,，它的动能,一、动能的表达式,计算一下物体的动能：1Ek=2mv2=173（7,10,短跑运动员的质量,m=60kg,此刻的速度,v=6m/s,他现在的动能是多少？,1,E,k,=,2,mv,2,=,60,6,2,J,=1080J,1,2,短跑运动员的质量m=60kg,此刻的速度v=6m/,11,一、动能的表达式,例1,一质量为2kg的物体做自由落体运动，,经过A点时的速度为10m/s，到达B点时的速,度是20m/s，求:,(1)经过A、B两点时的动能分别是多少?,(2)从A到B动能变化了多少?,(3)从A到B的过程中重力做了多少功?,(4)从A到B的过程中重力做功与动能的变,化关系如何？,一、动能的表达式例1 一质量为2kg的物体做自由落体运动，,12,动能的变化与哪个力做的功有关呢？,拉力,做的功,摩擦力,做的功,合力,做的功,动能的,变化量,第一种,情况,第二种,情况,情况一：光滑水平面上的,1kg,的物体初速度,2m/s,，,在与速度方向相同的拉力,F=2N,作用下发生的位移是,1m。,情况二：粗糙水平面上的,1kg,的物体初速度,2m/s,，,在与速度方向相同的拉力,F=2N,作用下发生的位移是,1m,，,其动摩擦因数为,0.4。,2J,0,2J,2J,2J,-4J,-2J,-2J,动能的变化与哪个力做的功有关呢？拉力摩擦力合力动能的第一种第,13,2.表达式：,1.内容：合力所做的功等于物体动能的变化,3.适用条件：恒力做功或变力做功,曲线运动或直线运动,单个物体或几个物体,一个过程或全过程,注意点:“=”是数值上相等,而不是“,就是,”,做功引起能的变化,二、动能定理,W,合,=E,k2,-E,k1,2.表达式：1.内容：合力所做的功等于物体动能的变化3.适用,14,W,为所有力对物体做的,总功,；,W,合,=E,k2,-E,k1,E,k,不是负值，但,E,k2,-E,k1,有正有负；,动能定理的应用,力对物体做正功,E,k2,-E,k1,0,动能增加,力对物体做负功,E,k2,-E,k1,0,动能减少,力对物体做功为0,E,k2,-,E,k1,=0,动能不变,二、动能定理,W 为所有力对物体做的总功；W合=Ek2-Ek1,15,应用动能定理解题的一般步骤：,确定,研究对象,，画出草图；,分析物体的,受力情况,，,分析各力做功的情况,；,确定物体的,初、末状态,；明确,初、末状态的动能,列式求解；,对结果进行分析讨论。,二、动能定理,W,合,=E,k2,-E,k1,应用动能定理解题的一般步骤：确定研究对象，画出草图；二、动,16,例2,一架喷气式飞机，质量,m=5.010,3,kg,起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到,l=5.310,2,m,时，速度达到起飞速度,v=60m/s,。,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的,0.02,倍。求飞机受到的牵引力。,解：,飞机的初动能,E,k1,=0,末动能,E,k2,=,。,合力,F,做的功,W=Fl,根据动能定理，则,F,合,l=-0,（F-kmg）l=-0,F=+kmg,代入数值：,F=1.810,4,N,1,2,mv,2,1,2,mv,2,2,1,2,mv,2,2,mv,2,2l,例2 一架喷气式飞机，质量m=5.0103kg,起飞过程中,17,若用牛顿运动定律和运动学规律来解题呢？,F,F,阻,解：,根据运动学公式,v,2,-v,0,2,=2al,a=3.4m/s,2,根据牛顿第二定律,F=ma,F-F,阻,=ma,F=ma+F,阻,=ma+kmg,=m(a+kg)=1.810,4,N,v,2,-0,2l,二、动能定理,若用牛顿运动定律和运动学规律来解题呢？FF阻解：根据运动学公,18,动能定理不但适用于恒力做功和匀变速直线运动的情况，而且适用于变力做功和曲线运动。应用动能定理只考虑初、末状态，没有守恒条件的限制。,所以，凡涉及力及位移，而不涉及,加速度,和,运动时间,的动力学问题都可优先用动能定理解决。,二、动能定理,牛顿第二定律是矢量式，,反映的是力与加速度的瞬时关系，力与物体运动状态变化快慢间的联系；,动能定理是标量式，,反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系。,动能定理与牛顿第二定律的区别,动能定理不但适用于恒力做功和匀变速直线运动的情况，而,19,课堂练习,1.,关于对动能的理解，下列说法正确的是(),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,动能总为正值,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,课堂练习1.关于对动能的理解，下列说法正确的是(),20,2.,一辆质量,m,、速度为,v,o,的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离,L,后停了下来。试求汽车受到的阻力。,课堂练习,3.,某同学从高为,h,处以速度,v,0,水平投出一个质量为,m,的铅球,求铅球落地时速度大小。,2.一辆质量m、速度为vo的汽车在关闭发动机后于水平地面滑,21,三、动能定理的应用,1、常规题（匀变速直线运动）,3、变力做功问题,2、多过程问题,4、曲线运动问题,5、其它问题,三、动能定理的应用1、常规题（匀变速直线运动）3、变力做功问,22,(一)常规题（匀变速直线运动）,例1,如图所示，用拉力,F,使一个质量为,m,的木箱由静止开始在水平冰道上移动了,l,，拉力F跟木箱前进的方向的夹角为,，木箱与冰道间的动摩擦因数为,，求木箱获得的速度？,(一)常规题（匀变速直线运动）例1 如图所示，用拉力F,23,例2,质量为,20g,的子弹，以,300m/s,的速度水平射入厚度是,10mm,的钢板，射穿后的速度是,100m/s,，子弹受到的平均阻力是多大？,m,(一)常规题（匀变速直线运动）,例2 质量为20g的子弹，以300m/s的速度水平射入厚度,24,(二)多过程问题,例1,用拉力,F,使一个质量为,m,的木箱由静止开始在水平面上运动,S,后撤掉F,木箱与水平面间的摩擦系数为,求撤掉,F,后木箱滑行的距离,L,？,F,v,0,v,=0,S,L=?,(二)多过程问题例1 用拉力F使一个质量为m的木箱由静止开,25,(二)多过程问题,H,h,例2,钢球从高处向下落，最后陷入泥中，如果空气阻力可忽略不计，陷入泥中的阻力为重力的,n,倍，求：钢珠在空中下落的高度,H,与陷入泥中的深度,h,的比值,Hh=?,解:,由全过程动能定理可得：,mg(H+h)nmgh=0,H,+,h,=n,h,所以，H:h=n-1,(二)多过程问题Hh例2 钢球从高处向下落，最后陷入泥中，,26,(二)多过程问题,例3,一个物体从斜面上高,h=4m,处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止.若,=0.5,斜面的倾角为,30,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的摩擦因数相同.求停止处对开始运动处的水平距离为,S,的大小?,(二)多过程问题例3 一个物体从斜面上高h=4m处由静止滑,27,(二)多过程问题,作业,质量为,m,的物体从以速度,v,0,竖直向上抛出，,物体落回地面时，速度大小为,3v,0,/4,。（设物体在,运动中所受空气阻力大小不变），求：,（1）物体运动过程中所受空气阻力的大小。,（2）物体以初速度,2v,0,竖直向上抛出时，上升的最,大高度。如物体与地面碰撞过程中无能量损失，,求物体运动的总路程。,(二)多过程问题作业 质量为m的物体从以速度v0竖直向上抛,28,(三)变力做功问题,例1,一质量为,m,的小球，用长为,L,的轻绳悬挂于天花板上，小球在水平力,F,的作用下，从平衡位置,P,点缓慢地移到,Q,点，此时绳子转过了,角，如图所示，则,F,做的功为（）,AmgLcos,BmgL(1cos),CFLsin,DFL,(三)变力做功问题例1 一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬,29,(三)变力做功问题,例2,运动员踢球的平均作用力为,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,60m,后停下,则运动员对球做的功?,F,S=60m,v,o,v,=0,如果运动员踢球时球以10m/s迎面飞来,踢出速度仍为10m/s,则运动员对球做的功为多少?,(三)变力做功问题例2 运动员踢球的平均作用力为200N,30,(三)变力做功问题,例3,运动员质量为,m,的跳水运动员，从高为H的跳台上，以速率,v,1,起跳，落水时的速度为,v,2,，那么起跳时运动员所做的功是多少？,v,1,H,v,2,(三)变力做功问题例3 运动员质量为m的跳水运动员，从高为,31,(三)变力做功问题,作业,一列货车的质量为,5.010,5,kg,在平直轨道以额定功率,3000kW,加速行驶,当速度由,10m/s,加速到所能达到的最大速度,30m/s,时,共用了,2min,则这段时间内列车前进的距离是多少?,F,f,(三)变力做功问题作业 一列货车的质量为5.0105kg,32,例1,一个质量为,10kg,的物体，由,1/4,圆弧轨道的上端从静止开始滑下，运动到底端,B,点时速度为,2.8m/s,然后在水平面,BC,上滑动,1m,停下，若圆弧轨道半径为,0.5m,。求物体从圆弧轨道上端,A,滑至,B,点的过程中克服摩擦力做了多少功？物体与水平面间的动摩擦因数是多少？,(四)曲线运动问题,例1 一个质量为10kg的物体，由1/4圆弧轨道的上端从静,33,(四)曲线运动问题,例2,运动员质量为,