动能动能定理(教育精品)

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,*,四 动能 动能定理,机械能,问题：光滑水平面上一物体原来静止，质量为,m,，,此时动能是多少？,(,因为物体没有运动，所以没有动能,),。,在恒定外力,F,作用下，物体发生一段位移,s,，,得到速度,v(,如图,),，这个过程中外力做功多少？物体获得了多少动能？,V=0,a,F,s,v,F,物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。用,E,k,表示动能，则计算动能的公式为：,动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影响,它在国际单位制中的单位也是焦耳,(J),。,一个物体处于某一确定运动状态，它的动能也就对应于某一确定值，因此动能是状态量。,一、动能,试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：,(,除题意中提到的物理量外，其他物理情况相同,),总结：动能是标量，与速度方向无关；动能与,速度的平方成正比，因此速度对动能的,影响更大,。,物体甲的速度是乙的两倍；,物体甲向北运动，乙向南运动；,物体甲做直线运动，乙做曲线运动；,物体甲的质量是乙的一半。,二、动能定理,问题：将刚才推导动能公式的例子改动一下： 假设物体原来就具有速度,v,1,，,且水平面存在摩擦力,f,，,在外力,F,作用下，经过一段位移,s,，,速度达到,v,2,，,如图，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？,a,s,v,2,F,f,v,1,F,f,分析： 外力,F,做功：,W,1,Fs,摩擦力,f,做功：,W,2,-,fs,F-f = F,合,=m a,v,2,2,-v,1,2,2,a,v,2,2,-v,1,2,=2,a,s,S=,一、动能定理,学会推导才能理解深刻，,知其然更要知其所以然。,表述：,外力对物体所做的,总功,等于,物体,动能的变化,。,外力的总功,末,状态动能,初,状态动能,1,、,合,外力做功。,2,、外力做功之,和,。,动能,变化,和某一过程（始末状态）相对应,。,三、对动能定理的理解：,a,合力对物体做的功的理解,式子左边的功与右边的动能都是标量,b.,标量性,c,对定理中,“,变化,”,一词的理解,W,合,0,，,E,k2,_ E,k1,，,E,k,0,W,合,0,，,E,k2,_ E,k1,，,E,k,0,.,W,合,F,合,S,cos,q,.,W,合,W,1,+W,2,+,F,1,s,1,+F,2,s,2,+,cos,q,cos,q,说明,W,合,E,k2,E,k1,过程量,状态量,状态量,做功的过程伴随着能量的变化。,3,、动能定理的理解及应用要点：,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。,既适用于单一运动过程，也适用于,运动的全过程,。,动能定理中的,位移,和,速度,必须是相对于同一个参考系,.,一般以,地面,为参考系,.,动能定理不涉及物理运动过程中的,加速度,和,时间,，而,只与物体的初末状态有关,，在涉及有关的力学问题，应,优先,考虑应用动能定理。,s,F,f,例,1,、 一架喷气式飞机，质量 ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 时，达到起飞速度 。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的,0.02,倍（,k=0.02,）。,求飞机受到的牵引力,F,。,应用,1,：恒力,+,直线运动,G,F,N,喷气式飞机起飞,1,找对象（常是单个物体）,解：对飞机,由动能定理有,启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，但动能定理更简洁明了。,解题步骤,:1,、,2,、,3,、,4,s,F,1,F,2,3,确定各力做功,2,运动情况分析,4,建方程,2,受力分析,例,:,如图示,光滑水平桌面上开一个小孔,穿一根细绳,绳一端系一个小球,另一端用力,F,向下拉,维持小球在水平面上做半径为,r,的匀速圆周运动,.,现缓缓地增大拉力,使圆周半径逐渐减小,.,当拉力变为,8F,时,小球运动半径变为,r/2,则在此过程中拉力对小球所做的功是：,A,0 B,7Fr/2,C,4Fr D,3Fr/2,解：,D,例,3,、,1998,年世界杯上，英阿大战中，希勒和巴蒂各踢了一个点球，当时统计巴蒂的那脚点球速度达到了,216Km/h,。,查阅资料可知足球的质量为,410,克。求,:,巴蒂罚点球时，对足球做了多少功？,自主活动,答案：,738J,例,4,、在,h,高处，以初速度,v,0,向水平方向抛出一小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为（ ）,C,应用,3,：曲线运动,不涉及,物理运动过程中的,加速度和时间,，而,只与,物体的,初末状态有关,，在涉及有关的力学问题，优先应用动能定理。,“,三 同,”：,a,、,力对,“,物体,”,做功与,“,物体,”,动能变化中,”,物体,”,要相同，即,同一物体,b,、,由于 和 中的,s,与,v,跟参考系的选取有关，应取,同一参考系,c,、,物体做功的“,过程,”应与物体动能变化的“,过程,”一样，即,同一过程,（,4,）动能定理的应用步骤：,（,1,）明确研究对象及所研究的物理过程。,（,2,）对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和。,（,3,）确定始、末态的动能。（未知量用符号表示），根据动能定理列出方程,（,4,）,求解方程、分析结果,动能的值是相对的，这是因为速度这个物理量是相对的，对于所选不同的参照物，速度的值是不同的，因此动能的值也是相对的。,说 明,我们知道，运动是相对的。当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的速度就很大。速度越大，撞击的力量就越大。,比如一只,0.45,千克的鸟，撞在速度为每小时,80,千米的飞机上时，就会产生,1500,牛顿的力，要是撞在速度为每小时,960,千米的飞机上，那就要产生,21.6,万牛顿的力。如果是一只,1.8,千克的鸟撞在速度为每小时,700,千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的,“,炮弹,”,。,1962,年,11,月，赫赫有名的,“,子爵号,”,飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空栽了下来。事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅。,鸟击落飞机,在我国也发生过类似的事情。,1991,年,10,月,6,日，海 南海口市乐东机场，海军航空兵的一架,“,014,号,”,飞机刚腾空而起，突然，,“,砰,”,的一声巨响，机体猛然一颤，飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎，令人庆幸的是，飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术终于使飞机降落在跑道上，追究原因还是一只迎面飞来的小鸟。,瞬间的碰撞会产生巨大冲击力的事例，不只发生在鸟与飞机之间，也可以发生在鸡与汽车之间。,如果一只,1.5,千克的鸡与速度为每小时,54,千米的汽车相撞时产生的力有,2800,多牛顿。一次，一位汽车司机开车行使在乡间公路上，突然，一只母鸡受惊，猛然在车前跳起，结果冲破汽车前窗，一头撞进驾驶室，并使司机受了伤，可以说，汽车司机没被母鸡撞死真算幸运。,鸟本身速度不快，质量也不大，但相对于飞机来说，由于飞机速度很快，所以它们相互靠近的速度很快，因此，鸟相对飞机的速度很快，具有很大的相对动能，当两者相撞时，会造成严重的空难事故。,1.,动能：,2.,动能定理：,小结：,外力对物体所做的总功等,于物体动能的变化。,作业,