高中物理 第七章 机械能守恒定律 第七节 动能和动能定理课件 新人教版必修2.ppt

第七节动能和动能定理 第七章机械能守恒定律 学习目标 1 明确动能的表达式及其含义 2 会用牛顿运动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 第七章机械能守恒定律 一 动能的表达式 阅读教材P71 P72 2 单位 国际单位制单位为 1J 1 1 3 标矢性 动能是标量 只有 焦耳 N m kg m2 s2 大小 拓展延伸 解疑难 2 瞬时关系 动能和速度均为状态量 二者具有瞬时对应关系 3 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 大小 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 1 1 速度大的物体动能也大 2 某物体的速度加倍 它的动能也加倍 3 两质量相同的物体 动能相同 速度一定相同 4 做匀速圆周运动的物体 速度改变 动能不变 二 动能定理 阅读教材P72 P74 1 内容 力在一个过程中对物体做的功 等于物体在这个过程中 动能的变化 Ek2 Ek1 拓展延伸 解疑难 动能定理的适用范围1 动能定理既适用于恒力作用过程 也适用于变力作用过程 2 动能定理既适用于物体做直线运动的情况 也适用于物体做曲线运动的情况 3 动能定理的研究对象既可以是单个物体 也可以是几个物体所组成的一个系统 4 动能定理的研究过程既可以是针对运动过程中的某个子过程 也可以是针对运动的全过程 5 表达式中的v为相对同一参考系的速度 没有特殊说明 都是指相对于地面 2 1 合外力做功不等于零 物体的动能一定变化 2 物体的速度发生变化 合外力做功一定不等于零 3 物体的动能增加 合外力做正功 1 动能的标矢性 动能是标量 只有大小没有方向 动能的取值可以为正值或零 但不会为负值 2 动能的瞬时性 动能是状态量 描述的是物体在某一时刻的运动状态 速度变化时 动能不一定变化 但动能变化时 速度一定变化 3 动能的相对性 由于瞬时速度与参考系有关 所以Ek也与参考系有关 在一般情况下 如无特殊说明 则取大地为参考系 对动能与动能变化量的理解 4 动能与动能变化量是两个不同的概念 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 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动能变化量 即对应一个过程 自选例题 启迪思维 1 关于对动能的理解 下列说法正确的是 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 相对不同参考系 同一物体运动的动能相同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 AC 2 2015 荆门高一检测 一质量为0 1kg的小球 以5m s的速度在光滑水平面上匀速运动 与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹 若以弹回的速度方向为正方向 则小球碰墙过程中速度的变化和动能的变化分别是 A v 10m sB v 0C Ek 1JD Ek 0 解析 速度是矢量 故 v v2 v1 5m s 5m s 10m s 而动能是标量 初末状态的速度大小相等 故动能相等 因此 Ek 0 故选A D AD 3 下列关于运动物体的合外力做功和动能 速度变化的关系 正确的是 A 物体做变速运动 合外力一定不为零 动能一定变化B 若合外力对物体做功为零 则合外力一定为零C 物体的合外力做功 它的速度大小一定发生变化D 物体的动能不变 所受的合外力必定为零 解析 力是改变物体速度的原因 物体做变速运动时 合外力一定不为零 但合外力不为零时 做功可能为零 动能可能不变 A B错误 物体的合外力做功 它的动能一定变化 速度也一定变化 C正确 物体的动能不变 所受合外力做功一定为零 但合外力不一定为零 D错误 C 1 对动能定理的理解 1 表达式的理解 公式W Ek2 Ek1中W是合外力做功 不是某个力做功 W可能是正功 也可能是负功 Ek2 Ek1分别是末动能和初动能 Ek2可能大于Ek1 也可能小于Ek1 2 因果关系 合外力对物体做功是引起物体动能变化的原因 合外力做正功时 动能增大 合外力做负功时 动能减小 3 实质 是功能关系的一种具体体现 合外力做功是改变物体动能的一种途径 物体动能的改变可由合外力做的功来度量 对动能定理的理解及简单应用 2 应用 1 做变加速运动或曲线运动的物体常用动能定理研究 2 当不涉及加速度 时间的计算时 做匀变速直线运动的物体也常用动能定理研究 3 变力做功 多过程等问题可用动能定理分析 计算 自选例题 启迪思维 1 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 在同样的路面上急刹车后滑行的距离s2应为 A 6 4mB 5 6mC 7 2mD 10 8m 思路点拨 刹车后汽车只受摩擦力作用 汽车做匀减速直线运动 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 A 2 2015 高考新课标全国卷 如图 一半径为R 粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置 直径POQ水平 一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落 恰好从P点进入轨道 质点滑到轨道最低点N时 对轨道的压力为4mg g为重力加速度的大小 用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功 则 C D 规律总结 应用动能定理解题的一般步骤 1 选取研究对象 通常是单个物体 明确它的运动过程 2 对研究对象进行受力分析 明确各力做功的情况 求出外力做功的代数和 3 明确物体在初 末状态的动能Ek1 Ek2 4 列出动能定理的方程W Ek2 Ek1 结合其他必要的解题方程 求解并验算 典型问题 牛顿第二定律与动能定理的比较动能定理对应的是一个过程 它只涉及物体初 末状态的动能和整个过程中合外力的功 无需注意其中运动状态变化的细节 且涉及的功和能均为标量 无方向性 计算十分方便 因此用动能定理一般比用牛顿第二定律和运动学公式求解问题要简便 甚至还能解决它们难以解决的问题 范例 如图所示 一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落 陷入沙坑2cm深处 求沙子对铅球的平均阻力 g取10m s2 答案 2020N 感悟总结 1 某问题若涉及时间或过程的细节 要用牛顿运动定律 运动学公式结合法去解决 2 某问题若不考虑具体细节 状态或时间 一般要用动能定理去解决 质量是2g的子弹 以300m s的速度射入厚度是5cm的木板 如图 射穿后的速度是100m s 求子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大 答案 1600N