動(dòng)能和動(dòng)能定理ppt

1、4 4。動(dòng)。動(dòng)能和動(dòng)能定理能和動(dòng)能定理1什么是動(dòng)能？什么是動(dòng)能？物體由于物體由于運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)而具有的能叫而具有的能叫動(dòng)能動(dòng)能。一、動(dòng)能一、動(dòng)能2.2.動(dòng)能與哪些因素有關(guān)呢？動(dòng)能與哪些因素有關(guān)呢？問題：同一輛卡車，為什么速度大的時(shí)候比速度問題：同一輛卡車，為什么速度大的時(shí)候比速度小的時(shí)候難得停下來？一個(gè)瘦子和一個(gè)胖子以相小的時(shí)候難得停下來？一個(gè)瘦子和一個(gè)胖子以相同的速度跑步，為什么胖子難得停下來？同的速度跑步，為什么胖子難得停下來？結(jié)論：結(jié)論：物體的動(dòng)能與物體的物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度質(zhì)量和速度有有關(guān)，關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大質(zhì)量越大，速度越大，物體所具有的，物體所具有的動(dòng)動(dòng)能也就越大能也就越大。

2、v3.動(dòng)能的公式動(dòng)能的公式v光滑水平面上一物體質(zhì)量為m ，初速度為v1,在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移s，速度增加到v2.avvsmaFFsW2212221222121mvmvWvFa1vs1vFaF2v第四節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理第四節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理v定義：等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半定義：等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半.v動(dòng)能與功一樣，也是標(biāo)量，不受速度方向的影響。v它在國際單位制中的單位也是焦耳(J)。v 1kgm2/s2=1Nm=1Jv動(dòng)能是狀態(tài)量,一個(gè)物體處于某一確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它的動(dòng)能也就對(duì)應(yīng)于某一確定值。 表示，用這個(gè)量表示物體的動(dòng)能物理學(xué)中就用kEmv22

3、1221mvEk即 2. 質(zhì)量質(zhì)量10 g、以以800 m/s 的速度飛行的速度飛行子彈和質(zhì)量子彈和質(zhì)量60 kg、以以10 m/s的速度奔跑的速度奔跑的運(yùn)動(dòng)員相比，哪一個(gè)的動(dòng)能大？的運(yùn)動(dòng)員相比，哪一個(gè)的動(dòng)能大？J800010.0212 2111k21vmE J102 . 33 J1060212 2222k21vmE J100 . 33 解：解：v二動(dòng)能定理二動(dòng)能定理v(1)動(dòng)能定理的推導(dǎo)動(dòng)能定理的推導(dǎo)v將剛才推導(dǎo)動(dòng)能公式的例子改動(dòng)一下：假設(shè)物體原將剛才推導(dǎo)動(dòng)能公式的例子改動(dòng)一下：假設(shè)物體原來就具有速度來就具有速度v1，且水平面存在摩擦力，且水平面存在摩擦力f，在外力，在外力F作用下，經(jīng)過一段

4、位移作用下，經(jīng)過一段位移s，速度達(dá)到，速度達(dá)到v2，則此過程，則此過程中，中，外力做功與動(dòng)能間又存在什么關(guān)系呢？外力做功與動(dòng)能間又存在什么關(guān)系呢？ ，表示初動(dòng)能，表示末動(dòng)能其中合合21122212212221212121mvEmvEEEWmvmvfsFsWkkKk合力所做的功等于動(dòng)能的增加，這就是動(dòng)能定理。合力所做的功等于動(dòng)能的增加，這就是動(dòng)能定理。kKkEWEEW?12可見，外力對(duì)物體做的可見，外力對(duì)物體做的總功總功等于物體在這一運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能的改變。其等于物體在這一運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能的改變。其中中F與物體運(yùn)動(dòng)同向，它做的功使物體動(dòng)能增大；與物體運(yùn)動(dòng)同向，它做的功使物體動(dòng)能增大；f與物體運(yùn)動(dòng)反向

5、，它與物體運(yùn)動(dòng)反向，它做的功使物體動(dòng)能減少。它們共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致了物體動(dòng)能的變化。做的功使物體動(dòng)能減少。它們共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致了物體動(dòng)能的變化。將上述問題再推廣一步：若物體同時(shí)受幾個(gè)方向任意的外力作用，情況將上述問題再推廣一步：若物體同時(shí)受幾個(gè)方向任意的外力作用，情況又如何呢又如何呢? 2.2.動(dòng)能定理動(dòng)能定理內(nèi)容：外力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的內(nèi)容：外力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的總功總功等于物體在這個(gè)等于物體在這個(gè)過程中過程中動(dòng)能的變化動(dòng)能的變化。1、合合力做功。力做功。2、外力做功之、外力做功之和和。1221222121KKEEmvmvW總外力的總功外力的總功末動(dòng)能末動(dòng)能初動(dòng)能初動(dòng)能動(dòng)能

6、動(dòng)能變化變化和某一過程（始末狀態(tài)）相對(duì)應(yīng)和某一過程（始末狀態(tài)）相對(duì)應(yīng)。（1）若合外力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，合外力若合外力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，合外力 對(duì)物體做對(duì)物體做正功，正功，W0 ，Ek2Ek1,則物體則物體動(dòng)能增加。動(dòng)能增加。 （2）若合外力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，合外力若合外力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，合外力對(duì)物體做對(duì)物體做負(fù)功，負(fù)功，W0 ， Ek2Ek1, ,則物體則物體動(dòng)能減小動(dòng)能減小。3.對(duì)動(dòng)能定理的理解：對(duì)動(dòng)能定理的理解：a合力對(duì)物體做功合力對(duì)物體做功“正正”“”“負(fù)負(fù)”的理解的理解b合力對(duì)物體做的功的理解合力對(duì)物體做的功的理解c.對(duì)動(dòng)能定理標(biāo)量性的認(rèn)識(shí)對(duì)動(dòng)能定理標(biāo)

7、量性的認(rèn)識(shí).W合合 F合合Lcosq. W合合W1+W2 +F1L1 +F2L2 + cosq cos q 因動(dòng)能定理中各項(xiàng)均為標(biāo)量，因此單純速度方向改變不因動(dòng)能定理中各項(xiàng)均為標(biāo)量，因此單純速度方向改變不影響動(dòng)能大小。如勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，合外力方向指向圓影響動(dòng)能大小。如勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中，合外力方向指向圓心，與位移方向始終保持垂直，所以合外力做功為零，動(dòng)能心，與位移方向始終保持垂直，所以合外力做功為零，動(dòng)能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。d.對(duì)定理中對(duì)定理中“變化變化”一詞的理解一詞的理解 由于外力做功可正、可負(fù)，因此物體在一運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)由于外力做

8、功可正、可負(fù)，因此物體在一運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能可增加，也可能減少。因而定理中能可增加，也可能減少。因而定理中“變化變化”一詞，并不表一詞，并不表示動(dòng)能一定增大，它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動(dòng)能差，或示動(dòng)能一定增大，它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動(dòng)能差，或稱為稱為“改變量改變量”。數(shù)值可正，可負(fù)。數(shù)值可正，可負(fù)。既適用于既適用于恒力恒力做功，也適合于做功，也適合于變力變力做功。做功。 既適合于既適合于直線直線運(yùn)動(dòng)，也適合于運(yùn)動(dòng)，也適合于曲線曲線運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。f適用范圍適用范圍功是過程量功是過程量 動(dòng)能是狀態(tài)量動(dòng)能是狀態(tài)量動(dòng)能定理表示了過動(dòng)能定理表示了過程量等于狀態(tài)量的程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系改變量的關(guān)系e

9、對(duì)狀態(tài)與過程關(guān)系的理解對(duì)狀態(tài)與過程關(guān)系的理解g.g.方法指導(dǎo)方法指導(dǎo)例例1:一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量5103 kg，起飛過程中從靜止開始滑，起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為跑的路程為s5.3102時(shí)，達(dá)到起時(shí)，達(dá)到起飛速度飛速度60/s，在此過程中飛機(jī)受，在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍倍(0.02)，求飛機(jī)受到的牽引力，求飛機(jī)受到的牽引力. v解法解法一一：以飛機(jī)為研究對(duì)象，它做勻加速直線運(yùn)以飛機(jī)為研究對(duì)象，它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)受到重力、支持力、牽引力和阻力作用動(dòng)受到重力、支持力、牽引力和阻力作用.vF合合Fkmgav又又as v由和得

10、：由和得： sva22svmkmgF2222.52105.2s3310360105100202+=vmkmgF4108.1FN221mvkmgsFskmgsmvF+228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223+N4108 . 1vF1F2解法解法二二：以飛機(jī)為研究對(duì)象，它受到重力、支持力、牽以飛機(jī)為研究對(duì)象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個(gè)力做的功分別為引力和阻力作用，這四個(gè)力做的功分別為W，W支支，W牽牽F1s，W阻阻s .據(jù)動(dòng)能定理得：據(jù)動(dòng)能定理得：1 1找對(duì)象（常是單個(gè)物體）找對(duì)象（常是單個(gè)物體）解：對(duì)飛機(jī)解：對(duì)飛機(jī) 由動(dòng)能定理有由動(dòng)能定理

11、有221mvkmgsFskmgsmvF+228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223+N4108 . 1vF1F23 3確確定定各各力力做做功功2 2運(yùn)動(dòng)情況分析運(yùn)動(dòng)情況分析4 4確定始、末態(tài)的動(dòng)能確定始、末態(tài)的動(dòng)能, ,根據(jù)動(dòng)能定理列出方程根據(jù)動(dòng)能定理列出方程2 2受受力力分分析析四、動(dòng)能定理的解題步驟四、動(dòng)能定理的解題步驟例例2 2、一輛質(zhì)量為一輛質(zhì)量為m m、速度為、速度為v v0 0的汽車在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后的汽車在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后于水平地面上滑行了距離于水平地面上滑行了距離L L后停了下來。試求汽車受后停了下來。試求汽車受到的阻力。到的阻力。解：汽車的初動(dòng)能

12、和末動(dòng)能分別為解：汽車的初動(dòng)能和末動(dòng)能分別為mvmv0 02 2/2/2和和0 0，阻力阻力F F阻阻做的功為做的功為-F-F阻阻L L。應(yīng)用動(dòng)能定律有：。應(yīng)用動(dòng)能定律有：20210mvLF阻由此解得：由此解得：LmvF220阻思考與討論：思考與討論： 做功的過程是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另做功的過程是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過程，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一一種形式的過程，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體的過程，在上面的例題中，阻力做功，個(gè)物體的過程，在上面的例題中，阻力做功，汽車的動(dòng)能到哪里去了？汽車的動(dòng)能到哪里去了？動(dòng)能定理練習(xí)動(dòng)能定理練習(xí)1一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是一物體做變速運(yùn)動(dòng)

13、時(shí)，下列說法正確的是 （ ） A合外力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變合外力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變B物體所受合外力一定不為零物體所受合外力一定不為零C合外力一定對(duì)物體做功，但物體動(dòng)能可能不變合外力一定對(duì)物體做功，但物體動(dòng)能可能不變D物體加速度一定不為零物體加速度一定不為零B DACDACD1221222121KKEEmvmvW總外力的總功外力的總功末動(dòng)能末動(dòng)能初動(dòng)能初動(dòng)能例例1 1、用拉力、用拉力F F拉一個(gè)質(zhì)量為拉一個(gè)質(zhì)量為m m的木箱由靜止開的木箱由靜止開始在水平冰道上移動(dòng)了始在水平冰道上移動(dòng)了S,S,拉力拉力F F跟木箱前進(jìn)的跟木箱前進(jìn)的方向的夾角為方向的夾角為,木箱與冰道間的動(dòng)摩

14、擦因數(shù)木箱與冰道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為為,求木箱獲得的速度求木箱獲得的速度. .FFNfGA.A.常規(guī)題常規(guī)題m)Fsin-mg(-2sFcosv答案：答案： 用動(dòng)能定理解決變力做功的方法用動(dòng)能定理解決變力做功的方法: : 一般不直接求功一般不直接求功, ,而是先分析動(dòng)能變化而是先分析動(dòng)能變化, ,再由再由能定理求功能定理求功. .B.B.變力做功題變力做功題2.2.足球運(yùn)動(dòng)員用力踢質(zhì)量為足球運(yùn)動(dòng)員用力踢質(zhì)量為0.30.3kgkg的靜止足球，使足球的靜止足球，使足球以以1010m/sm/s的速度飛出，假定的速度飛出，假定腳踢足球時(shí)對(duì)足球的平均作腳踢足球時(shí)對(duì)足球的平均作用力為用力為400400N N，

15、球在水平面上，球在水平面上運(yùn)動(dòng)了運(yùn)動(dòng)了2020m m后停止，那么人后停止，那么人對(duì)足球做的功為：對(duì)足球做的功為：A A、8000J8000JB B、4000J4000JC C、15J15JD D、無法確定無法確定C例例3 3、運(yùn)動(dòng)員用力將一質(zhì)量為運(yùn)動(dòng)員用力將一質(zhì)量為m的的鉛球從離地為鉛球從離地為h高處以初速度高處以初速度v0 0斜斜向上推出，當(dāng)它落到地面時(shí)速度向上推出，當(dāng)它落到地面時(shí)速度為為v，則在此過程中鉛球克服空氣，則在此過程中鉛球克服空氣阻力所做的功等于：阻力所做的功等于：A A、mgh-mv2/2-mv02/2B B、-mv2/2-mv02/2-mghC C、mgh+mv02/2-mv

16、2/2D D、mgh+mv2/2-mv02/2C.C.曲線運(yùn)動(dòng)問題曲線運(yùn)動(dòng)問題CD D、多過程問題、多過程問題例例4 4、質(zhì)量為、質(zhì)量為m m的物體靜止在水平面上，它與的物體靜止在水平面上，它與水平面間的動(dòng)摩擦因素為水平面間的動(dòng)摩擦因素為u u，物體在水平力，物體在水平力F F作用下開始運(yùn)動(dòng)，發(fā)生位移作用下開始運(yùn)動(dòng)，發(fā)生位移s s1 1時(shí)撤去力時(shí)撤去力F F，問，問物體還能運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)？物體還能運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)？N Nf fF FG GN Nf fG GN NG GS S1 1S S2 2 運(yùn)用動(dòng)能定理對(duì)復(fù)雜過程列式求解的方法：運(yùn)用動(dòng)能定理對(duì)復(fù)雜過程列式求解的方法：分段列式法；全程列式法。分段列式法；全程

17、列式法。方法一：可將物體的運(yùn)動(dòng)分成兩段進(jìn)行求解方法一：可將物體的運(yùn)動(dòng)分成兩段進(jìn)行求解 物體開始做勻加速運(yùn)動(dòng)位移為物體開始做勻加速運(yùn)動(dòng)位移為s s1 1，水平外力，水平外力F F做正功，做正功，f f做負(fù)功，做負(fù)功，mg,Nmg,N不做功；初始動(dòng)能不做功；初始動(dòng)能E Ek0k0=0=0，末動(dòng)能，末動(dòng)能E Ek1k1=mv=mv1 12 2/2./2.根據(jù)動(dòng)能定理：根據(jù)動(dòng)能定理：FsFs1 1-fs-fs1 1=mv=mv1 12 2/2-0/2-0, ,即即 FsFs1 1-umgs-umgs1 1=mv=mv1 12 2/2-0/2-0物體在物體在s s2 2段做勻減速運(yùn)動(dòng)，段做勻減速運(yùn)動(dòng)，f

18、 f做負(fù)功，做負(fù)功，mg,Nmg,N不做功；初動(dòng)不做功；初動(dòng)能能E Ek1k1=mv=mv1 12 2/2/2，末動(dòng)能，末動(dòng)能E Ek2k2=0=0根據(jù)動(dòng)能定理：根據(jù)動(dòng)能定理：-fs-fs2 2=0-mv=0-mv1 12 2/2/2，即即-umgs-umgs2 2=0-mv=0-mv1 12 2/2/2即即FsFs1 1-umgs-umgs1 1=umgs=umgs2 2所以所以s s2 2=(F-umg)s=(F-umg)s1 1/umg/umgN Nf fF FG GN Nf fG GN NG GS S1 1S S2 2方法二：從靜止開始加速，然后減速為零，對(duì)全方法二：從靜止開始加速，然

19、后減速為零，對(duì)全過程進(jìn)行求解過程進(jìn)行求解 設(shè)加速位移為設(shè)加速位移為s s1 1，減速位移為，減速位移為s s2 2；水平外力；水平外力F F在在s s1 1段段做正功，滑動(dòng)摩擦力做正功，滑動(dòng)摩擦力f f在（在（s s1 1+s+s2 2）段做負(fù)功，）段做負(fù)功，mg,Nmg,N不做功；不做功；初始動(dòng)能為初始動(dòng)能為E Ek0k0=0=0，末動(dòng)能，末動(dòng)能E Ek k=0=0在豎直方向上：在豎直方向上：N-mg=0N-mg=0；滑動(dòng)摩擦力；滑動(dòng)摩擦力 f=uNf=uN根據(jù)動(dòng)能定理：根據(jù)動(dòng)能定理：FsFs1 1-umg(s-umg(s1 1+s+s2 2)=0-0)=0-0得：得：s s2 2=(F-umg)s=(F-umg)s1 1/umg/umgN Nf fF FG GN Nf fG GN NG GS S1 1S S2 24.4.如圖，在水平恒力如圖，在水平恒力F F作用下，物體作用下，物體沿光滑曲面從高為沿光滑曲面從高為h h1 1的的A A處運(yùn)動(dòng)到高為處運(yùn)動(dòng)到高為h h2 2的的B B處，若在處，若在A A處的速度為處的速度為v vA A，B B處速處速度為度為v vB B，則，則ABAB的水平距離為多大？