2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第8章機(jī)械能守恒定律第3節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理第一課時(shí)課件

《動(dòng)能和動(dòng)能定理》第一課時(shí)

高一年級(jí)物理

在高爾夫運(yùn)動(dòng)中，同樣是用桿擊球，但球飛出去的速度卻不同，這是為什么呢？想一想流動(dòng)的水行駛的汽車飛行的子彈動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。想一想影響物體動(dòng)能大小的因素有哪些呢？實(shí)驗(yàn)質(zhì)量相同時(shí)，速度越大，物體的動(dòng)能越大速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，物體的動(dòng)能越大實(shí)驗(yàn)影響因素：物體的質(zhì)量和速度的大小2h2hh2hmmm2m在上面的實(shí)驗(yàn)中，我們采用了什么方法來研究動(dòng)能的？物體動(dòng)能的變化和力對(duì)物體做的功密切相關(guān)。研究物體的動(dòng)能離不開對(duì)力做功的分析。

想一想動(dòng)能的表達(dá)式質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，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l，速度由v1

增加到v2FFv1v2lmm在這個(gè)過程中，根據(jù)牛頓第二定律，有F=ma再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移的關(guān)系式，有把F、l

的表達(dá)式代入W＝Fl中，可得

F做的功

動(dòng)能的表達(dá)式

動(dòng)能E

動(dòng)能的表達(dá)式動(dòng)能的單位：焦耳（J）動(dòng)能是標(biāo)量只有大小，沒有方向，只能取零和正值。質(zhì)量：kg速度：m/s1J=1kg?m2/s2動(dòng)能：E

想一想當(dāng)一定質(zhì)量的物體的速度發(fā)生變化時(shí)，它的動(dòng)能是否一定會(huì)發(fā)生變化呢？對(duì)于一定質(zhì)量的物體：如果速度發(fā)生了變化，則動(dòng)能不一定會(huì)發(fā)生變化；如果動(dòng)能發(fā)生了變化，則速度一定會(huì)發(fā)生變化。通常情況下取地面為參考系。動(dòng)能是狀態(tài)量。動(dòng)能是具有相對(duì)性的。一定質(zhì)量的物體在瞬時(shí)速度確定時(shí)，動(dòng)能有唯一的確定的值。是否具有普遍性呢？想一想直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)一個(gè)恒力作用多個(gè)變力作用

FFv1v2lmm

每一小段：

整個(gè)過程：

所以：

動(dòng)能定理內(nèi)容：力在一個(gè)過程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。表達(dá)式：

W

W為力做的總功（過程量）若力做正功，即W＞0，則Ek2＞Ek1，動(dòng)能增大若力做負(fù)功，即W＜0，則Ek2＜Ek1，動(dòng)能減小

科學(xué)方法：演繹推理演繹推理是從一般性結(jié)論推出個(gè)別性結(jié)論的方法，即從已知的某些一般原理、定理、法則、公理或科學(xué)概念出發(fā)，推出新結(jié)論的一種思維活動(dòng)。

在高爾夫運(yùn)動(dòng)中，雖然都是用桿擊球，但桿對(duì)球所做的功不同，使球獲得的動(dòng)能也就不同，因此球飛出去的速度也就有所不同。想一想一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m為7.0×104kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移

l

達(dá)到2.5×103m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度80m/s。在此過程中，飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)所受重力的1/50。g取10m/s2，求飛機(jī)平均牽引力的大小。例題分析1研究對(duì)象：飛機(jī)運(yùn)動(dòng)分析：起飛過程

v0=0l=2.5×103m

v

=80m/s受力分析：F牽F阻vxO

v0=0

v

=80m/sl=2.5×103mv

解析：以飛機(jī)為研究對(duì)象，設(shè)飛機(jī)滑跑的方向?yàn)閤軸正方向

根據(jù)動(dòng)能定理,有

由于

把數(shù)值代入后得到飛機(jī)平均牽引力的大小

合力F

做的功W飛機(jī)的初動(dòng)能Ek1＝0，末動(dòng)能本題是否可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來求解？由牛頓第二定律:F合=F牽-F阻=F-kmg=ma②解析：飛機(jī)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)a＝由①②得

所以，飛機(jī)平均牽引力的大小是1.04×105N。想一想由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2－v02=2al得

①矢量式過程式瞬時(shí)式標(biāo)量式比較牛頓第二定律動(dòng)能定理受力分析運(yùn)動(dòng)情況受力情況運(yùn)動(dòng)分析Flv明確研究對(duì)象W

動(dòng)能定理的應(yīng)用—分析思路選過程，定對(duì)象；析受力，算總功；知運(yùn)動(dòng)，定初末；列方程，細(xì)求解。動(dòng)能定理的應(yīng)用—分析思路

人們有時(shí)用“打夯”的方式把松散的地面夯實(shí)。設(shè)某次打夯符合以下模型：兩人同時(shí)通過繩子對(duì)重物各施加一個(gè)力，力的大小均為320N，方向都與豎直方向成37°，重物離開地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的質(zhì)量為50kg，g取10m/s2，cos37°＝0.8。求：（1）重物剛落地時(shí)的速度是多大？（2）重物對(duì)地面的平均沖擊力是多大？例題分析2研究對(duì)象：情境分析：勻減速直線運(yùn)動(dòng)有拉力作用F合GFF無拉力作用G上升階段勻加速直線運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)下落階段在空中G砸進(jìn)地面GF阻勻減速直線運(yùn)動(dòng)重物研究對(duì)象：第一個(gè)過程：重物被提起至剛落地的過程受力分析：有拉力作用F合GFF無拉力作用G運(yùn)動(dòng)分析：初速度：0末速度：落地速度位移：l=0.3mF:G:

l重=0重物研究對(duì)象：第二個(gè)過程：重物砸進(jìn)地面的過程運(yùn)動(dòng)分析：初速度：落地速度末速度：0位移：

受力分析：GF阻重物解析：（1）兩根繩子對(duì)重物的合力

F合＝2Fcos37°＝2×320×0.8N＝512

N

所以，重物剛落地時(shí)的速度大小是2.5m/s

m/s

由第一個(gè)過程中只有繩子的拉力做功，應(yīng)用動(dòng)能定理，可得（2）在第二個(gè)過程中，應(yīng)用動(dòng)能定理可得

由重物受到的阻力和重物對(duì)地面的沖擊力是一對(duì)相互作用力由牛頓第三定律可知，所以，重物對(duì)地面的平均沖擊力的大小為8.3×103ＮF沖擊=F阻=

8.3×103

Ｎ

例題分析3

我國(guó)將于2022年舉辦奧運(yùn)會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一。如圖所示，質(zhì)量m=60kg的運(yùn)動(dòng)員從長(zhǎng)直助滑道的A處由靜止開始加速滑下，到達(dá)助滑道末端B時(shí)速度vB=24m/s，為了改變運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方向，在助滑道與起跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點(diǎn)C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點(diǎn)C的高度差h=5m，運(yùn)動(dòng)員在B、C間運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力做功W=-1530J，g取10m/s2。若運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點(diǎn)所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大。

研究對(duì)象：運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程（或狀態(tài)）：在C處CfGFN

vCF向=FN-G=

研究對(duì)象：運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程（或狀態(tài)）：從B滑到C的過程中BGf運(yùn)動(dòng)分析初速度：vB末速度：vC

=？=24m/s受力分析FNC設(shè)運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)所受的壓力為FN，由牛頓第二定律有FN-G=

解析：設(shè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，在由B到達(dá)C的過程中由動(dòng)能定理WG+Wf

=EkC

-EkB即：

由運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力FN為其所受重力的6倍，聯(lián)立以上方程，代入數(shù)據(jù)解得

R=12.5mCfGFN在C點(diǎn)FN=6mg所以，C點(diǎn)所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為12.5m課堂小結(jié)定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量