高中物理《7.7 动能和动能定理》课件 新人教版必修2.ppt

第四节动能动能定理 一探究动能的表达式 问题1 什么时动能 物体的动能和什么因素有关 思考 一架飞机在牵引力作用下 不计阻力 在飞机跑道上加速运动 分析 1 飞机的动能有没有变化 2 飞机动能变化的原因是什么 问题2 设物体的质量为m 在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移L 速度由v1增加到v2 如图所示 试用牛顿运动定律和运动学公式 推导出力F对物体做功的表达式 一探究动能的表达式 F做功为 牛顿第二定律 一探究动能的表达式 1 动能 物体由于运动而具有的能量叫动能 3 物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半 4 物理意义 描述运动状态的物理量 动能是标量 且恒为正值 具有瞬时性 5单位 焦耳 J 例题 我国发射的第一颗人造地球卫星 质量为173kg 轨道速度为7 2km s 求它的动能是多少 解 根据得 卫星动能 例题 关于对动能的理解 下列说法是正确的 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 动能总是非负值 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 ABC 问题探究3 1 一质为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 解 1 由得 在A点时的动能为 在B点时的动能为 2 从A到B动能的变化量为 4 相等 即 3 由得 AB过程重力做功为 问题探究4 质量为m的物体在水平方向上受到恒定的牵引力F和阻力f作用 经A处时的动能为 发生一段位移S后到达位置B时的动能 请利用牛顿定律及运动学公式试推导在这过程中 力对物体做功与物体动能的变化关系 外力对物体做的总功为 解 f做功为 F做功为 由 得 动能定理 1内容 合力所做的功等于物体动能的变化 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 对于功与能的关系 下列说法中正确的是 A 功就是能 能就是功B 功可以变成能 能可以变成功C 做功的过程就是能量转化的过程D 功是能量的量度 C 例 某同学从高为h处以速度v0水平投出一个质量为m的铅球 求铅球落地时速度大小 分析与解 铅球在空中运动时只有重力做功 动能增加 设铅球的末速度为v 根据动能定理有 化简得2gh v2 v02 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 例 一架喷气式飞机 质量m 5 103kg 起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s 5 3 102m时 达到起飞的速度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 k 0 02 求飞机受到的牵引力 解法一 飞机受到重力G 支持力N 牵引力F和阻力f作用 这四个力做的功分别为WG 0 WN 0 WF Fs Wf kmgs 据动能定理得 代入数据得 v0 0m s v 60m s s 5 3 102m 动能定理与牛顿第二定律的区别 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 反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间 因此用它处理问题有时很方便 小结 一 动能1 定义 物体由于运动而具有的能量叫做动能2 表达式 EK 1 2 M V2二 动能定理1 内容 合力所做的功等于物体动能的变化2 表达式 W 1 2 M V22 1 2 M V12 一人用平均100牛的力把2Kg足球以10m s踢出 水平飞出100米 求此人对球做功 练习1 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行了距离L后停了下来 试求汽车受到的阻力 练习2 应用动能定理解题步骤 动能定理的表达式是个标量方程 一般以地面为参考系 凡是与位移相关的质点动力学问题 一般都可以应用动能定理求解 应用动定理解题的一般步聚 选择研究对象 进行受力分析 分析各力做功的情况 确定研究过程 有时有几个过程 的初 末态 根据动能定理列方程求解 例1 质量为m 3kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数 0 2 在水平恒力F 9N作用下起动 如图所示 当m位移s1 8m时撤去推力F 试问 还能滑多远 g取10m s2 分析 物体m所受重力G 支持力N 推力F 滑动摩擦力f均为恒力 因此物体做匀加速直线运动 撤去F后 物体做匀减速直线运动 因此 可用牛顿定律和匀变速直线运动规律求解 物体在动力F和阻力f作用下运动时 G和N不做功 F做正功 f做负功 因此 也可以用动能定理求解 解法一 用牛顿定律和匀变速运动规律 对撤去F推力前 后物体运动的加速度分别为 m在匀加速运动阶段的末速度为 将上两式相加 得 答 撤去动力F后 物体m还能滑4m远 可否对全程运用动能定理 练习1 质量为m的物体从以速度v0竖直向上抛出 物体落回地面时 速度大小为3v0 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2v0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 练习2 如图所示 斜面的倾角为 质量为m的滑块距挡板P为s0 滑块以初速度v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的下滑力 若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失 求滑块经过的路程 某消防队员从一平台上跳下 下落2m后双脚触地 接着他用双腿弯屈的方法缓冲 使自身重心又下降了0 5m 在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的 A 2倍B 5倍C 8倍D 10倍 答案 B 练习3 例2 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 A mgLcos B mgL 1 cos C FLsin D FL 答案 B 例3 一个质量为2kg的物体静止在水平面上 一个水平恒力F推动物体运动了10s钟 然后撤去推力F 物体又滑行了5s才停下来 物体运动的v t图像如图所示 则推力F做的功和摩擦力在后5s内做的功分别为多少 答案 2700J 例5 如图所示 在一块水平放置的光滑板面中心开一小孔O 穿过一根细绳 细绳的一端用力F的向下拉 另一端系一小球 并使小球在板面上以半径r做匀速圆周运动 现开始缓慢地增大拉力F 使小球的运动半径逐渐减小 若已知拉力变为8F时 小球的运动半径恰好减为r 2 求在此过程中 绳子的拉力对小球所做的功 答案 3Fr 2 例6 一个物体以初速度Vo l0m s自斜面底端向上滑行 如图所示 到达斜面顶端时恰好静止 随后物体向下滑行返回底端时的速度为5m s 求斜面的高度是多少 若该斜面的倾角 30 则物体与斜面间的动摩擦因数是多少 取g lOm s2 例7 如图所示 一个小滑块质量为m 在倾角 37 的斜面上从高为h 25cm处由静止开始下滑 滑到斜面底端时与挡板P发生弹性碰撞后又沿斜面上滑 若滑块与斜面之间的动摩擦因数 0 25 求滑块在斜面上运动的总路程 学习目标 一 知识与技能1 掌握动能的表达式 2 掌握动能定理的表达式 3 理解动能定理的确切含义 应用动能定理解决实际问题 过程与方法 1 运用演绎推导方式推导动能定理的表达式 2 理论联系实际 学习运用动能定理分析解决问题的方法 情感 态度与价值观 通过动能定理的演绎推导 感受成功的喜悦 培养学生对科学研究的兴趣 学习重点 动能定理及其应用 学习难点 对动能定理的理解和应用