人教高中物理必修二 7.7 動能和動能定理 課件(共42張PPT)

1、動能和動能定理在本章在本章“1 1追尋守恒量追尋守恒量”中，已經(jīng)知道中，已經(jīng)知道與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)與物體的質(zhì)量和速度有關(guān) 結(jié)論：結(jié)論：物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動能就物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動能就 越大。越大。 那么，動能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量那么，動能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量的關(guān)系呢？的關(guān)系呢？一、探究動能的表達式一、探究動能的表達式重力做功重力做功WG重力勢能重力勢能mgh彈力做功彈力做功WF外力做功外力做功 w w彈性勢能彈性勢能kx2/2動能表達式？動能表達式？l推導推導F做功表達式的過程做功表達式的過程W=FLL= (v22 v12 )/2aa=F/m

2、W=?W mv22 mv12末態(tài)初態(tài)二二.動能動能我們對動能的表達式我們對動能的表達式2的理解的理解1 1、動能是、動能是標量標量，且只有，且只有正值正值，動能只與物體的速，動能只與物體的速度大小有關(guān)，與速度方向無關(guān)度大小有關(guān)，與速度方向無關(guān), ,且速度對動能影響且速度對動能影響比質(zhì)量大。比質(zhì)量大。2 2、動能是、動能是狀態(tài)量狀態(tài)量. .V V是是瞬時速度瞬時速度。在某一時刻，物。在某一時刻，物體具有一定的速度，也就具有一定的動能。體具有一定的速度，也就具有一定的動能。3 3、動能具有、動能具有相對性相對性，對不同的參考系，物體速度，對不同的參考系，物體速度有不同的瞬時值，也就具有不同的動能，

3、一般都有不同的瞬時值，也就具有不同的動能，一般都以地面為參考系研究物體的運動。以地面為參考系研究物體的運動。WEk2Ek1=EkW mv22 mv12三三.動能定理動能定理動能是標量，只有正值，但Ek有正負有正負之分。之分。v當外力做當外力做正功正功時，時，W0，故，故 Ek0，即，即Ek2Ek1 動能動能增加。增加。v當外力做當外力做負功負功時，時，W0，故，故Ek0 ， 即即Ek20，故，故Ek2Ek1，即動能，即動能增加增加 當外力做當外力做負功負功時，時，W0，故，故Ek2Ek1，即動能，即動能減少減少2、對狀態(tài)與過程關(guān)系的理解對狀態(tài)與過程關(guān)系的理解 功是伴隨一個物理過程而產(chǎn)生的，是過

4、程量；而動能是功是伴隨一個物理過程而產(chǎn)生的，是過程量；而動能是狀態(tài)量狀態(tài)量。 動能定理表示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。動能定理表示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。3、適用范圍：、適用范圍： 既適用于既適用于恒力恒力做功，也適用于做功，也適用于變力變力做功；做功； 既適用于既適用于直線直線運動，也適用于運動，也適用于曲線曲線運動運動。明確初末狀態(tài)的動能明確初末狀態(tài)的動能W合合mv22/2mv12/2sFf例例1、一架噴氣式飛機，質(zhì)量、一架噴氣式飛機，質(zhì)量 ，起飛過程中從，起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為靜止開始滑跑的路程為 時，達到起飛速時，達到起飛速度度 。在此過程中飛機受到的平均阻力

5、是飛機重量的。在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍（倍（k=0.02）。）。求飛機受到的牽引力求飛機受到的牽引力F。kgm3100 . 5ms2103 . 5smv/60GFN1 1找對象（常是單個物體）找對象（常是單個物體）解：對飛機解：對飛機 由動能定理有由動能定理有221mvkmgsFskmgsmvF228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223N4108 . 1sF1F23 3確確定定各各力力做做功功4 4運動情況分析運動情況分析5 5建方程建方程2 2受受力力分分析析21222121mvmvW總不涉及不涉及物理運動過程中物理運動過程中的

6、的加速度和時間加速度和時間，而，而只只與與物體的物體的初末狀態(tài)有關(guān)初末狀態(tài)有關(guān)，在涉及有關(guān)的力學問題，在涉及有關(guān)的力學問題，優(yōu)先應(yīng)用動能定理。優(yōu)先應(yīng)用動能定理。例例8:8:如下圖，三小球完全相同，均從離地面高如下圖，三小球完全相同，均從離地面高H H處無初速處無初速釋放，不計摩擦，求小球的落地速度。釋放，不計摩擦，求小球的落地速度。小結(jié)：小結(jié)：應(yīng)用動能定理處理問題時，不需要考慮物體運動細節(jié)、應(yīng)用動能定理處理問題時，不需要考慮物體運動細節(jié)、運動方向，用動能定理處理問題比牛頓運動定律方便。運動方向，用動能定理處理問題比牛頓運動定律方便。不需要考慮物體運動細節(jié)，運動方向不需要考慮物體運動細節(jié)，運動方

7、向典型應(yīng)用典型應(yīng)用答案：答案：2gH應(yīng)用3：變力做功 瞬間力做功問題瞬間力做功問題例9:運動員踢球的平均作用力為運動員踢球的平均作用力為200N,把一個靜止把一個靜止的質(zhì)量為的質(zhì)量為1kg的球以的球以10m/s的速度踢出的速度踢出,水平面上運動水平面上運動50m后停下后停下,則運動員對球做的功則運動員對球做的功?FS=50mvov=0求變力做功問題求變力做功問題如果運動員踢球時，球以如果運動員踢球時，球以10m/s10m/s迎面飛來迎面飛來, ,踢出速度仍踢出速度仍為為10m/s,10m/s,則運動員對球做的功為多少則運動員對球做的功為多少? ? 典型應(yīng)用典型應(yīng)用答案：答案：50 J 0 練習

8、練習1 1：某人從距地面：某人從距地面25m25m高處水平拋出一小球，小球質(zhì)量為高處水平拋出一小球，小球質(zhì)量為100g100g，出手時速度大小為，出手時速度大小為10m/s,10m/s,落地時速度大小為落地時速度大小為16m/s16m/s，取取g=10m/sg=10m/s2 2，試求：，試求：（1 1） 人拋球時對小球做多少功？人拋球時對小球做多少功？（2 2）小球在空中運動時克服阻力做功多少？）小球在空中運動時克服阻力做功多少？ 練一練練一練答案：答案： 5J 17.2J例例10:10:一列貨車的質(zhì)量為一列貨車的質(zhì)量為5.05.0105kg,kg,在平直軌在平直軌道以額定功率道以額定功率30

9、00kw3000kw加速行駛加速行駛, ,當速度由靜止加當速度由靜止加速到所能達到的最大速度速到所能達到的最大速度30m/s30m/s時時, ,共用了共用了2min,2min,則這段時間內(nèi)列車前進的距離是多少則這段時間內(nèi)列車前進的距離是多少? ?Ffv0vx求變力做功問題求變力做功問題 （與機車相聯(lián)系的問題）（與機車相聯(lián)系的問題）典型應(yīng)用典型應(yīng)用答案：答案：1350 m 練習1一輛汽車的質(zhì)量為m，從靜止開始起動，沿水平路面前進了s后，達到了最大行駛速度vmax，設(shè)汽車的牽引功率保持不變，所受阻力為車重的k倍求： (1)汽車的牽引功率； (2)汽車從靜止到開始勻速運動所需的時間鞏固提高：鞏固提高

10、：1.1.如圖所示，物體從高為如圖所示，物體從高為h h的斜面體的頂端的斜面體的頂端A A由靜止由靜止開始滑下，滑到水平面上的開始滑下，滑到水平面上的B B點靜止，點靜止，A A到到B B的水平距的水平距離為離為S S，求：求：物體與接觸面間的動摩擦因數(shù)（已知：斜面體和水物體與接觸面間的動摩擦因數(shù)（已知：斜面體和水平面都由同種材料制成）平面都由同種材料制成）解：（過程整體法）物體從解：（過程整體法）物體從A由靜止滑到由靜止滑到B的過程中，由動能定理有：的過程中，由動能定理有：shSSlmgSmglmghCBCBcos0cos而而由和由和式得式得.2.2.如圖，物體沿一曲面從如圖，物體沿一曲面從

11、A A點無初速滑下，滑點無初速滑下，滑至曲面的最低點至曲面的最低點B B時，下滑高度為時，下滑高度為5m,5m,若物體若物體的質(zhì)量為的質(zhì)量為1kg,1kg,到到B B點時的速度為點時的速度為6m/s,6m/s,則在下則在下滑過程中，物體克服阻力所做的功為多少？滑過程中，物體克服阻力所做的功為多少？AB5m此題中的摩擦力是變力，此題中的摩擦力是變力，變力做功不能用變力做功不能用WFlcos計算。計算。物體克服摩擦力做功物體克服摩擦力做功32Jv3.如圖所示，半徑如圖所示，半徑R1m的的1/4圓弧導軌與水平面相圓弧導軌與水平面相接，從圓弧導軌頂端接，從圓弧導軌頂端A，靜止釋放一個質(zhì)量為，靜止釋放一

12、個質(zhì)量為m20g的小木塊，測得其滑至底端的小木塊，測得其滑至底端B時速度時速度VB3ms，以后沿水平導軌滑行以后沿水平導軌滑行BC3m而停止求：而停止求：v（1）在圓弧軌道上克服摩擦力做的功）在圓弧軌道上克服摩擦力做的功?v（2）BC段軌道的動摩擦因數(shù)為多少段軌道的動摩擦因數(shù)為多少?W=-0.11J0.154. 4. 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m m的物體靜放在水平光滑的平的物體靜放在水平光滑的平臺上，系在物體上的繩子跨過光滑的定滑輪由地面臺上，系在物體上的繩子跨過光滑的定滑輪由地面以速度以速度V V0 0向右走動著的人拉著。設(shè)人在地面上從平向右走動著的人拉著。設(shè)人在地面上從平臺的邊緣開

13、始向右行至繩和水平方向夾角成臺的邊緣開始向右行至繩和水平方向夾角成=30=30處，求在此過程中人做的功。處，求在此過程中人做的功。解：將解：將V0分解由動能定分解由動能定理可得，人所做的功等理可得，人所做的功等于物體動能的增量，即于物體動能的增量，即21222121mvmvWV0V2V200212330cos0vvvv202083)23(21mvvmW由圖知：由圖知：V0V2V25.以初速以初速V0豎直上拋一個質(zhì)量為豎直上拋一個質(zhì)量為m=0.1kg的小球，的小球，當小球返回出發(fā)點時的速度大小為當小球返回出發(fā)點時的速度大小為3V0/4，若，若g取取10m/s2，則小球受到的空氣平均阻力為多少？，

14、則小球受到的空氣平均阻力為多少？(2) )(1) 02043212021vmfhmghmvfhmgh下降過程中升過程中解：由動能定理知，上mgf257)2() 1 (得fGG H h分析：小球的下落過程根據(jù)受力情小球的下落過程根據(jù)受力情況可分為兩段：況可分為兩段：應(yīng)用4：多過程1.一球從高出地面一球從高出地面H處由靜止自由落下，不考慮處由靜止自由落下，不考慮空氣阻力，落到地面后并深入地面空氣阻力，落到地面后并深入地面h深處停止，深處停止，若球的質(zhì)量為若球的質(zhì)量為m，求：球在落入地面以下的過求：球在落入地面以下的過程中受到的平均阻力。程中受到的平均阻力。因此可以分兩段求解，也可以按因此可以分兩段

15、求解，也可以按全過程求解全過程求解接觸地面前做自由落體運動，只受重力接觸地面前做自由落體運動，只受重力G作用；作用；接觸地面后做減速運動，受重力接觸地面后做減速運動，受重力G和阻力和阻力f作用。作用。接觸地面前接觸地面前（2）全過程：）全過程：解：以解：以球為球為研究對象，在下落的過程中受力如圖，研究對象，在下落的過程中受力如圖，根據(jù)動能定理有根據(jù)動能定理有0212mvmgH2210mvfhmgh0fhhHmg解解 得：得：hHmgf1（1）分段求解分段求解 設(shè)小球在接觸地面時的速度為設(shè)小球在接觸地面時的速度為v，則，則接觸地面后接觸地面后GfG H h一物體靜止在不光滑的水平面上，已知一物體靜止在不光滑的水平面上，已知m=1kgm=1kg， =0.1,=0.1,現(xiàn)用水平外力現(xiàn)用水平外力F=2NF=2N拉其運拉其運動動5m5m后立即撤去水平外力后立即撤去水平外力F,F,求其還能滑多求其還能滑多遠遠? ?Fv0vl =0.1=0.1ffx=0=0 多過程問題多過程問題 直線運動直線運動5m例例10質(zhì)量為質(zhì)量為m的跳水運