高一物理教课件：第三节 第2课时《动能定理》（粤教版必修2）

欢迎进入物理课堂 第2课时动能定理 1 知道外力对物体做功可以改变物体的动能 2 正确理解动能定理 知道动能定理的适用条件 会用动能定理进行计算 3 会用动能定理解决力学问题 知道用动能定理解题的步骤 知识回忆 1 动能定理表达式 对于匀变速直线运动我们可以很容易求出物体的动能和合力做的功 在下面的两段视频中你能否求出物体在最低点的动能 W总 W1 W2 W3 2 合力做的功 即总功 等于各分力做功的代数和 当物体的运动不再是匀变速直线运动 我们以前的公式就不能用了 上一节实验结论 外力做的功等于物体动能的改变量 即 W外 EK2 EK1 EK 我们可以通过求合力做的功来寻找物体的动能 生活中大部分物体的运动都不是匀变速直线运动 那我们如何分析这些一般的运动呢 一动能定理 1 内容 合外力所做的功等于物体动能的变化 2 表达式 W Ek Ek2 Ek1 末动能 初动能 3 对动能定理的理解 1 合外力做正功 动能增加 合外力做负功 动能减少 2 动能定理中的功是合外力做的总功总功的求法a 先求合力 再求合力做的功b 先求每个力做的功 再求代数和 3 适用范围 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 物体从高出地面H m 的地方自由落下 不计空气阻力 落至地面陷入沙坑h m 后停止 求物体在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍 二动能定理的运用 讨论与交流 对下面的物理情形你会如何处理 方法一 用牛顿定律和运动公式求解 解 落地前物体做自由落体运动 v22 v02 2gH 陷入沙坑后物体做匀减速直线运动 末速度v3 0 有mg f m v32 v22 2 h 由 得 f 1 H h mg 方法二 分过程用动能定理求解 解 自由落体 mgH mv22 2 0 匀减速直线运动 mg f h 0 mv22 2 由 得 f 1 H h mg 方法三 全过程用动能定理求解mg H h fh 0 f 1 H h mg 结论 动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间 只须明确初末动能 所以比牛顿定律方便 牛顿第二定律是矢量式 反映的是力与加速度的瞬时关系 动能定理是标量式 反映做功过程中总功与始末状态动能变化的关系 动能定理和牛顿第二定律是研究物体运动问题的两种不同的方法 动能定理与牛顿第二定律的区别与联系 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间 对变力做功和多过程问题用动能定理处理有时很方便 应用动能定理解题的基本步骤 1 确定研究对象 明确它的运动过程 2 对物体进行受力分析 求各个力所做的功 有正功 负功 3 明确初状态和末状态的动能 4 利用动能定理公式列方程求解 1 一辆汽车当它的速度为v时 踩刹车后可以滑动s 那么当它的速度为2v时 踩刹车后能滑动多远呢 解析 假设车与路面之间的摩擦力为恒力 由动能定理可知 摩擦力做的负功应该等于汽车动能的变化量 即 过程一 初速度为v 末速度为0 过程二 初速度为2v 末速度为0 2 如右图所示 水平传送带保持1m s的速度运动 一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0 2 现将该物体无初速度地放到传送带上的A点 然后物体运动到了距A点1m的B点 则皮带对该物体做的功为 A 0 5JB 2JC 2 5JD 5J 解析 设工件向右运动距离s时 速度达到传送带的速度v由动能定理可知 mgs 1 2mv2 解得s 0 25m 说明工件未到达B点时 速度已达到v 所以工件动能的增量为 EK 1 2mv2 0 5 1 1J 0 5J 3 质量为m的跳水运动员从高为H的跳台上以速率v1起跳 落水时的速率为v2 运动中有空气阻力 那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做的功是多少 解析 研究对象 运动员 物理过程 从起跳到落水 受力分析 如图所示 4 质量为m的小球 从半径为R的半圆形槽的边缘A点沿内表面开始下滑 到达最低点B的速度为v 求在弧AB段阻力对物体所做的功 解析 物体在弧AB段运动过程中受重力 弹力和阻力作用 其中弹力和阻力是变力 但在此过程中弹力对小球不做功 重力是恒力 在这一过程中 重力的做功 由动能定理有 解得 5 地面上有一钢板水平放置 它上方3m处有一钢球质量为m 1kg 钢球以向下的初速度v0 2m s竖直向下运动 假定小球运动时受到一个大小不变的空气阻力f 2N 小球与钢板相撞时无机械能损失 小球最终停止运动时 它所经历的路程S等于多少 g 10m s2 解析 研究对象 小球 研究过程 从开始到结束 受力分析 如图所示 由动能定理 2 应用动能定理解题的基本步骤 1 选取研究对象 明确它的运动过程 2 分析研究对象的受力情况和各个力的做功情况 受哪些力 每个力是否做功 做正功还是做负功 做多少功 然后求各个力做功的代数和 3 明确物体在运动过程的始末状态的动能EK1和EK2 4 列出动能定理的方程W外 EK2 EK1 及其他必要的辅助方程 进行求解 1 动能定理 合外力所做的功等于物体动能的变化 W Ek Ek2 Ek1 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