魯科版必修2 第2章第1節(jié) 動能的改變 課件（33張）.ppt

第2章能的轉(zhuǎn)化與守恒 第1節(jié)動能的改變 第2章能的轉(zhuǎn)化與守恒 第2章能的轉(zhuǎn)化與守恒 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 理解動能的概念 知道動能的定義式 2 通過實驗探究恒力做功與動能變化的關(guān)系 3 理解動能定理的內(nèi)容與表達式 會用動能定理進行計算 一 動能1 定義 物理學(xué)中把物體由于運動而具有的能叫 2 動能的大小的決定因素 運動物體的 和 物體的質(zhì)量m越大 運動速度v越大 動能就越大 動能 質(zhì)量 速度 4 單位 與功的單位相同 在國際單位制中都是 焦耳 判一判 1 1 某物體的質(zhì)量大 動能一定大 2 某物體的動能發(fā)生變化 其速度一定變化 3 某物體的速度發(fā)生變化 其動能一定變化 提示 1 物體動能的大小不僅與物體的質(zhì)量有關(guān) 還與物體的運動速度大小有關(guān) 質(zhì)量大而速度很小時 其動能不一定大 2 某物體的動能變化時 其速度大小一定發(fā)生變化 3 某物體質(zhì)量不變 速度方向發(fā)生變化 速度大小不變時 動能不變 二 恒力做功與動能改變的關(guān)系1 實驗?zāi)康?探究恒力做功與物體動能改變的關(guān)系 2 實驗器材 砝碼 天平 低壓交流電源 細繩 一端附有定滑輪的長木板 紙帶 等 3 實驗方案 如圖所示 1 安裝器材 平衡 2 讓砝碼拉動小車運動 3 紙帶記錄小車的運動 4 數(shù)據(jù)分析 拉力做功與小車動能改變的關(guān)系 小車 打點計時器 復(fù)寫紙 刻度尺 摩擦力 想一想 2 當(dāng)改變小車質(zhì)量重新做實驗時 是否還需要重新平衡摩擦力 提示 不需要 動能 動能的變化量 三 動能定理 1 w是合外力做的功 ek1與ek2表示初 末狀態(tài)的動能 2 若w 0 ek2 ek1 物體動能增加 若w 0 ek2 ek1 物體動能減少 合外力對物體所做的功等于物體動能的改變 想一想 3 騎自行車下坡時 沒有蹬車 車速卻越來越快 動能越來越大 這與動能定理相矛盾嗎 提示 不矛盾 人沒蹬車 但重力卻對人和車做正功 動能越來越大 對動能和動能定理的理解 1 對動能的理解 1 是狀態(tài)量 與物體的運動狀態(tài) 或某一時刻的速度 相對應(yīng) 2 具有相對性 選取不同的參考系 物體的速度不同 動能也不同 一般以地面為參考系 3 是標(biāo)量 只有大小 沒有方向 2 對動能定理的理解 1 外力對物體做的總功等于其動能的增加量 即w ek 2 表達式w ek中的w為外力對物體做的總功 3 動能定理描述了做功和動能變化的對應(yīng)關(guān)系 等值關(guān)系 某物體的動能變化量總等于合力對它做的功 因果關(guān)系 合力對物體做功是引起物體動能變化的原因 合外力做功的過程實質(zhì)上是其他形式的能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程 轉(zhuǎn)化了多少由合外力做了多少功來度量 4 動能定理的適用范圍 動能定理是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的 對于外力是變力 物體做曲線運動 物體經(jīng)歷多過程的情況同樣適用 如圖所示 質(zhì)量為m的物體 從高為h 傾角為 的光滑斜面頂端由靜止開始沿斜面下滑 最后停在水平面上 已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為 求 1 物體滑至斜面底端時的速度 2 物體在水平面上滑過的距離 思路探究 1 物體在斜面上和水平面上受哪些力的作用 2 應(yīng)用動能定理解題應(yīng)注意哪些問題 名師歸納 1 應(yīng)用動能定理解題應(yīng)抓住以下兩點 一定要明確針對的是哪一過程 初 末狀態(tài)的動能分別是多少 物體運動過程比較復(fù)雜時 有分段列式法和全程列式法 2 應(yīng)用動能定理解題的一般步驟 選取研究對象 通常是單個物體 明確它的運動過程 對研究對象進行受力分析 明確各力做功的情況 求出外力做功的代數(shù)和 明確物體在初 末狀態(tài)的動能ek1 ek2 列出動能定理的方程w ek2 ek1 結(jié)合其他必要的解題方程 求解并驗算 1 兩輛汽車在同一水平路面上行駛 它們的質(zhì)量之比為1 2 速度之比為2 1 設(shè)兩車與地面間的動摩擦因數(shù)相等 則當(dāng)兩車緊急剎車后 滑行的最大距離之比為 a 1 2b 1 1c 2 1d 4 1 d 1 實驗步驟和注意事項 1 按圖安裝實驗器材 調(diào)整滑輪的高度 使細線與長木板平行 2 平衡摩擦力 將長木板無滑輪的一端墊高 改變木板的傾角 使小車能在木板上做勻速運動 3 細線一端連接小車 另一端通過滑輪掛上鉤碼 注意鉤碼的質(zhì)量要遠小于小車的質(zhì)量 實驗探究中的幾點注意 2 實驗結(jié)論 恒力做的功與動能的改變成正比 3 誤差分析 1 若忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響 2 實驗中 由于鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量 可認(rèn)為繩子對小車的拉力f mg 但實際情況是 鉤碼向下的運動是加速運動 mg f ma 所以f mg f與mg的差別在鉤碼質(zhì)量偏大時會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響 3 測量紙帶上各點之間的距離時會產(chǎn)生誤差 2014 高考天津卷 某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上 將細繩一端拴在小車上 另一端繞過定滑輪 掛上適當(dāng)?shù)你^碼 使小車在鉤碼的牽引下運動 以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系 此外還準(zhǔn)備了打點計時器及配套的電源 導(dǎo)線 復(fù)寫紙 紙帶 小木塊等 組裝的實驗裝置如圖所示 1 若要完成該實驗 必需的實驗器材還有哪些 刻度尺 天平 包括砝碼 2 實驗開始時 他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度 使?fàn)恳≤嚨募毨K與木板平行 他這樣做的目的是下列的哪個 填字母代號 a 避免小車在運動過程中發(fā)生抖動b 可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰c 可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動d 可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力 3 平衡摩擦力后 當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時 發(fā)現(xiàn)小車運動過快 致使打出的紙帶上點數(shù)較少 難以選到合適的點計算小車速度 在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下 請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法 d 可在小車上加適量砝碼 或鉤碼 4 他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細繩拉力做的功 經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些 這一情況可能是下列哪些原因造成的 填字母代號 a 在接通電源的同時釋放了小車b 小車釋放時離打點計時器太近c 阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉d 鉤碼做勻加速運動 鉤碼重力大于細繩拉力 解析 1 本實驗需要知道小車的動能 因此還需要用天平測出小車的質(zhì)量 用刻度尺測量紙帶上點跡之間的長度 求出小車的瞬時速度 cd 2 牽引小車的細繩與木板平行的目的是在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力 選項d正確 3 在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下要減小小車加速度可以增加小車的質(zhì)量 故可在小車上加適量砝碼 或鉤碼 4 當(dāng)小車在運動過程中存在阻力時 拉力做正功和阻力做負(fù)功之和等于小車動能增量 故拉力做功總是要比小車動能增量大一些 當(dāng)鉤碼加速運動時 鉤碼重力大于細繩拉力 此同學(xué)將鉤碼重力做的功當(dāng)作細繩拉力做的功 則拉力做功要比小車動能增量大 故只有c d正確 2 2013 高考福建卷 在 探究恒力做功與動能改變的關(guān)系 實驗中 裝置如圖甲 1 下列說法哪一項是正確的 填選項前字母 a 平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上b 為減小系統(tǒng)誤差 應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量c 實驗時 應(yīng)使小車靠近打點計時器由靜止釋放 c 2 圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的一部分 選取o a b c計數(shù)點 已知打點計時器使用的交流電頻率為50hz 則打b點時小車的瞬時速度大小為 m s 保留三位有效數(shù)字 0 653 方法技巧 應(yīng)用動能定理解決連接體問題動能定理的研究對象是單一物體 或者是可以看成單一物體的物體系 所謂的物體系是指由相互作用的兩個或兩個以上的物體組成的系統(tǒng) 而常見的連接體就是一種典型的物體系統(tǒng) 應(yīng)用動能定理解決連接體問題時 應(yīng)該注意以下兩個方面 1 若相互連接的幾個物體具有完全相同的運動狀態(tài) 即相同的速度和加速度 可以把幾個物體看做一個整體應(yīng)用動能定理去解決 整體法分析是處理物理問題的一條重要途徑 也是解決物理問題最重要的思維方法 在運用動能定理解題時 應(yīng)盡可能注意用整體法 培養(yǎng)全局意識和創(chuàng)造思維 2 若幾個物體的速度不相同 應(yīng)該通過分析 找出各物體間的速度關(guān)系 然后用動能定理求解有關(guān)問題 范例 8分 如圖所示 在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪k 一條不可伸長的輕繩繞過k分別與物塊a b相連 a b的質(zhì)量分別為ma mb 開始時系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)有一水平恒力f拉物塊a 使物塊b上升 已知當(dāng)b上升距離為h時 b的速度為v 求此過程中物塊a克服摩擦力所做的功 重力加速度為g 名師點評 解答本題時應(yīng)該注意以下三點 1 對兩者組成的系統(tǒng)應(yīng)用動能