物理人教版必修二 第七章 第七节《动能和动能定理》课件

欢迎进入物理课堂 第七节动能和动能定理 学习目标 1 明确动能的表达式及其含义 2 会用牛顿定律结合运动学规律推导出动能定理 3 理解动能定理及其含义 并能利用动能定理解决有关问题 重点难点 对动能定理的理解及应用 一 动能的表达式 自主探究 通过计算外力做的功来探究物体动能的变化 设某物体的质量为m 在与运动方向相同的恒定合力F的作用下发生的位移为l 速度由v1增加到v2 如图7 7 1所示 则F做的功为 W Fl 由牛顿第二定律得F ma 由v v 2al得l 代入 式得 W 图7 7 1 成功发现1 动能 物体由于 而具有的能 2 表达式 Ek 3 单位 国际单位是 符号为J 1J 1kg m2 s2 1N m 运动 焦耳 动能 代数和 3 适用范围 1 动能定理既适用于求恒力做功 也适用于求 做功 2 动能定理既适用于直线运动 也适用于 运动 注意 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间 应用动能定理时 只需要考虑运动过程中初末状态动能的变化量即可 因此应用动能定理处理问题有时比较方便 变力 曲线 1 动能描述的是物体在某一时刻或某一位置所具有的能量状态 具有瞬时性 是个状态量 2 动能变化量则是指物体的末动能减去初动能 即Ek2 Ek1 描述的是从一个状态到另一个状态的变化量 即对应一个过程 3 动能是标量且只取正值 而动能变化量有正负之分 Ek 0表示物体的动能增加 Ek 0表示物体的动能减少 4 动能具有相对性 选不同的参考系 因物体速度不同 所以动能也就不同 而动能的变化量与参考系选取无关 关于物体的动能 下列说法中正确的是 A 一个物体的动能可能小于零B 一个物体的动能与参考系的选取无关C 动能相同的物体的速度一定相同D 两质量相同的物体 动能相同 其速度不一定相同 答案 D 名师点评 动能是标量 总是正值 速度是矢量 既有大小 又有方向 变式训练1 关于对动能的理解 下列说法错误的是 A 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B 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 一定处于平衡状态答案 D 1 物理意义动能定理揭示了物体动能的变化是通过外力做功的过程 即力对空间的积累 来实现的 并且通过功来量度 即外力对物体做的总功对应着物体动能的变化 若合力做正功 物体动能增加 其他形式的能转化为动能 若合力做负功 物体动能减少 动能转化为其他形式的能 动能定理依然表明功与动能变化在数值上是相等的 但是这并不意味着 功就是动能增量 也不是 功转变成动能 而是揭示了 功是引起物体动能的变化 的原因 2 应用动能定理时应注意的问题 1 该式是标量式 式中的v是相对于同一参考系 一般指相对于地面 2 对单一物体的单一过程 W指合外力做的功 若对某一过程的不同阶段 物体受力情况发生变化 则W应是各力做功的代数和 3 该式不仅适用于恒力做功 也适用于变力做功 4 该式不仅适用于直线运动 也适用于曲线运动 3 动能定理的应用步骤 1 确定研究对象和研究过程 2 对研究对象进行受力分析 3 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 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 4 写出物体的初 末动能 5 按照动能定理列式求解 斜面AB与水平面夹角 30 B点距水平面的高度h 1m 如图7 7 2所示 一个质量为m的物体 从斜面底端以初速度v0 10m s沿斜面向上运动 物体与斜面间的动摩擦因数 0 2 且物体脱离斜面以后的运动过程中空气阻力不计 求物体落到水平面上时的速度vC g取10m s2 图7 7 2 思路点拨 选全过程研究 摩擦力做的功为总功 答案 9 65m s 规律总结 应用动能定理时 不必考虑速度方向 对不涉及过程中的问题时 全程应用动能定理列式较为简单 变式训练2 将质量m 2kg的金属小球从离地面H 2m的高处由静止释放 落入泥潭并陷入泥中h 5cm深处 不计空气阻力 g取10m s2 求泥潭对金属小球的平均阻力大小 图7 7 3 答案 820N 1 动能定理与牛顿定律解题的比较 2 应用动能定理的优越性 1 应用动能定理解题不涉及加速度 时间和矢量运算 运算简单不易出错 2 应用动能定理只考虑合外力做功和初 末两个状态的动能 并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理 不用考虑过程的细节 3 一般情况下 由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题 用动能定理也可以求解 并且更为简捷 一架喷气式飞机 质量m 5 103kg 起飞过程中从静止开始匀加速滑行的路程为x 5 3 102m时 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力的k倍 k 0 02 求飞机受到的牵引力 思路点拨 飞机从静止开始做匀加速运动 所以可用牛顿运动定律和运动学公式求解 也可用动能定理求解 答案 1 8 104N 变式训练3 一辆汽车以v1 6m s的速度沿水平路面行驶时 急刹车后能滑行s1 3 6m 如果以v2 8m s的速度行驶 在同样路面上急刹车后滑行的距离s2应为 A 6 4mB 5 6mC 7 2mD 10 8m 动能定理求解变力做功前面已经介绍了变力做功计算的四种方法 这四种方法从某种意义说都是在已知力和位移的条件下 应用功的公式求解 若物体在变力作用下初 末状态已知 应用动能定理求该力做的功较为简便 这也是计算变力做功的常用方法 经典案例 如图7 7 4所示 一质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于O点 小球在水平力F作用下 从平衡位置P点很缓慢地移到Q点 则力F所做的功为 图7 7 4 A mglcos B Flsin C mgl 1 cos D Flcos 审题指导 因为是一缓慢过程 故小球时刻处于平衡状态 又因为力F为变力 无法利用功的定义式求解 但可应用动能定理求解 解题样板 由动能定理得WF WG 0又WG mgl 1 cos 所以WF mgl 1 cos C正确 答案 C 题后警示 1 变力做功一般不能直接用功的公式求解 可应用动能定理求解 2 所求的变力的功可以是合功 也可以是其中一个力的功 但动能定理中 合力的功才等于动能增量 3 待求变力的功一般用符号W表示 但要分清是变力的功 还是克服此变力的功 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全