44動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)

44動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)144動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)244動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)344動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)444動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)544動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)644動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)744動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)844動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)944動(dòng)能動(dòng)能定理課件1(教科版必修2)10一、對動(dòng)能和動(dòng)能定理的進(jìn)一步理解一、對動(dòng)能和動(dòng)能定理的進(jìn)一步理解111.對動(dòng)能的理解(1)是狀態(tài)量:與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(或某一時(shí)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(dòng)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.1.對動(dòng)能的理解122.對動(dòng)能定理的理解(1)內(nèi)容：外力對物體做的總功等于其動(dòng)能的增加量，即W=ΔEk.2.對動(dòng)能定理的理解13(2)W為外力對物體做的總功，W的求法有兩種思路：①先求出各個(gè)力對物體所做的功W1、W2、W3…，再求出它們的代數(shù)和W=W1+W2+W3…即為總功.②先求出物體所受各個(gè)力的合力F合，再利用W=F合lcosα求合力所做的功.(3)為物體動(dòng)能的變化量，也稱作物體動(dòng)能的增量，表示物體動(dòng)能變化的大小.(2)W為外力對物體做的總功，W的求法有兩種思路：14(4)合外力對物體做正功，即W>0,ΔEk>0，表明物體的動(dòng)能增大；合外力對物體做負(fù)功，即W<0,ΔEk<0，表明物體的動(dòng)能減小.(5)動(dòng)能定理不僅描述了功和動(dòng)能增量之間的等值關(guān)系，還體現(xiàn)了它們之間的因果關(guān)系，也就是說力對物體做功是引起物體動(dòng)能變化的原因，合外力做功的過程實(shí)質(zhì)上是其他形式的能與動(dòng)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)合外力對物體做正功，即W>0,ΔEk>0，表明物體的15動(dòng)能定理應(yīng)用中所針對的一般為單個(gè)物體，且物體要在慣性參考系中運(yùn)動(dòng).動(dòng)能定理應(yīng)用中所針對的一般為單個(gè)16【典例1】(2011·蘇州高一檢測)一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的有()A.合外力一定對物體做功，使物體動(dòng)能改變B.物體所受合外力一定不為零C.合外力一定對物體做功，但物體動(dòng)能可能不變D.物體加速度一定不為零【典例1】(2011·蘇州高一檢測)一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列17【解題指導(dǎo)】分析該題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)只有合外力不為零時(shí)，物體的速度才發(fā)生變化.(2)只有合外力做功不為零時(shí)，物體的動(dòng)能才發(fā)生變化.(3)只有速度的大小發(fā)生變化時(shí)，物體的動(dòng)能才發(fā)生變化.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B、D.物體的速度發(fā)生了變化，則合外力一定不為零，加速度也一定不為零，B、D正確；物體的速度變化，可能是大小不變，方向變化，故動(dòng)能不一定變化，合外力不一定做功，A、C錯(cuò)誤.【解題指導(dǎo)】分析該題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：18【規(guī)律方法】動(dòng)能與速度的關(guān)系(1)數(shù)值關(guān)系：，速度v和動(dòng)能Ek均為取地面為參考系時(shí)的數(shù)值.(2)瞬時(shí)關(guān)系：動(dòng)能和速度均為狀態(tài)量，二者具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系.(3)變化關(guān)系：動(dòng)能是標(biāo)量，速度是矢量，當(dāng)動(dòng)能發(fā)生變化時(shí)，物體的速度(大小)一定發(fā)生了變化，當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí)，可能僅是速度方向的變化，物體的動(dòng)能可能不變.【規(guī)律方法】動(dòng)能與速度的關(guān)系19【變式訓(xùn)練】(2011·武漢高一檢測)下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系，正確的是()A.如果物體所受的合力為零，那么合力對物體做的功一定為零B.如果合力對物體做的功為零，則合力一定為零C.物體在合力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則動(dòng)能在一段過程中變化量一定不為零D.如果物體的動(dòng)能不發(fā)生變化，則物體所受合力一定是零【變式訓(xùn)練】(2011·武漢高一檢測)下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的20【解析】選A.功是力與物體在力的方向上發(fā)生的位移的乘積，如果物體所受的合力為零，那么合力對物體做的功一定為零,A正確；如果合力對物體做的功為零，可能是合力不為零，而是物體在力的方向上的位移為零，B錯(cuò)誤；豎直上拋運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在上升和下降階段經(jīng)過同一位置時(shí)動(dòng)能相等，動(dòng)能在這段過程中變化量為零，C錯(cuò)誤；動(dòng)能不變化，只能說明速度大小不變，但速度方向有可能變化，因此合力不一定為零，D錯(cuò)誤.【解析】選A.功是力與物體在力的方向上發(fā)生的位移的乘積，如果21【變式備選】一個(gè)25kg的小孩從高度為3.0m的滑梯頂端由靜止開始滑下,滑到底端時(shí)的速度為2.0m/s.取g=10m/s2，關(guān)于力對小孩做的功，以下結(jié)果正確的是()A.合外力做功50JB.克服阻力做功500JC.重力做功500JD.支持力做功50J【變式備選】一個(gè)25kg的小孩從高度為3.0m22【解析】選A.重力做功WG=mgh=25×10×3J=750J，C錯(cuò)；小孩所受支持力方向上的位移為零，故支持力做的功為零，D錯(cuò)；合外力做的功W合=Ek-0，即A項(xiàng)正確；WG-W阻=Ek-0，故B項(xiàng)錯(cuò)誤.【解析】選A.重力做功WG=mgh=25×10×3J=7523二、動(dòng)能定理的應(yīng)用及優(yōu)越性二、動(dòng)能定理的應(yīng)用及優(yōu)越性241.動(dòng)能定理與牛頓定律解題的比較1.動(dòng)能定理與牛頓定律解題的比較25兩種思路對比可以看出應(yīng)用動(dòng)能定理解題不涉及加速度、時(shí)間，不涉及矢量運(yùn)算，運(yùn)算簡單不易出錯(cuò).兩種思路對比可以看出應(yīng)用動(dòng)能定理解題不涉及加速度、時(shí)間，不涉262.應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性(1)物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中,物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)軌跡、做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮,使分析簡化.(2)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律時(shí),涉及的有關(guān)物理量比較多,對運(yùn)動(dòng)過程中的細(xì)節(jié)也要仔細(xì)研究,而應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能,并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過程合并為一個(gè)全過程來處理.(3)一般情況下,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律能夠求解的問題,用動(dòng)能定理也可以求解,并且更為簡捷.2.應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性273.應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟(1)確定研究對象和研究過程.(2)對研究對象進(jìn)行受力分析.(研究對象以外的物體施于研究對象的力都要分析，含重力.)(3)寫出該過程中合外力做的功，或分別寫出各個(gè)力做的功(注意功的正負(fù)).如果研究過程中物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個(gè)階段做的功.(4)寫出物體的初、末動(dòng)能.(注意動(dòng)能增量是末動(dòng)能減初動(dòng)能)(5)按照動(dòng)能定理列式求解.3.應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟28(1)功的計(jì)算公式W=Flcosα只能求恒力做的功，不能求變力的功，而由動(dòng)能定理知，只要求出物體的動(dòng)能變化ΔEk=Ek2-Ek1，就可以間接求得變力做的功.(2)列方程時(shí)等號的左邊是合外力做的功，右邊是動(dòng)能的增量.(1)功的計(jì)算公式W=Flco29【典例2】一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m＝5×103kg，起飛過程中從靜止開始滑行的路程為x＝5.3×102ｍ時(shí)，達(dá)到起飛速度v＝60ｍ/s，在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的k倍(k＝0.02)，求飛機(jī)受到的牽引力.【解題指導(dǎo)】飛機(jī)在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可選擇運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律綜合求解，也可選擇運(yùn)用動(dòng)能定理求解.【典例2】一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m＝5×103kg，起飛過程30【標(biāo)準(zhǔn)解答】解法一：以飛機(jī)為研究對象，它受重力、支持力、牽引力和阻力作用.由牛頓第二定律得：F－kmg＝ｍa①又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：v2-02＝2ax②解①②式得：【標(biāo)準(zhǔn)解答】解法一：以飛機(jī)為研究對象，它受重力、支持力、牽31解法二：以飛機(jī)為研究對象，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WＧ＝０，W支＝０，W牽＝Fx，W阻＝－kmgx.由動(dòng)能定理得：Fx-kmgx=mv2-0解得：答案：1.8×104N解法二：以飛機(jī)為研究對象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作32【規(guī)律方法】動(dòng)能定理與牛頓運(yùn)動(dòng)定律在解題時(shí)的選擇動(dòng)能定理與牛頓運(yùn)動(dòng)定律是解決力學(xué)問題的兩種重要工具，一般來講凡是牛頓運(yùn)動(dòng)定律能解決的問題，用動(dòng)能定理都能解決，但動(dòng)能定理能解決的問題，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不一定能解決，且同一個(gè)問題，用動(dòng)能定理要比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決起來更簡便.通常情況下，某問題若涉及時(shí)間或過程的細(xì)節(jié)，要用牛頓運(yùn)動(dòng)定律去解決；某問題若不考慮具體細(xì)節(jié)、狀態(tài)或時(shí)間，如物體做曲線運(yùn)動(dòng)，受力為變力等情況，一般要用動(dòng)能定理去解決.【規(guī)律方法】動(dòng)能定理與牛頓運(yùn)動(dòng)定律在解題時(shí)的選擇33【互動(dòng)探究】若上題飛機(jī)為航母艦載機(jī)，經(jīng)發(fā)射器發(fā)射后再加速到起飛速度v＝60ｍ/s，發(fā)射后飛機(jī)獲得的速度為25ｍ/s，其他數(shù)據(jù)如上題，若飛機(jī)安全起飛，跑道的長度至少是多少？【互動(dòng)探究】若上題飛機(jī)為航母艦載機(jī)，經(jīng)發(fā)射器發(fā)射后再加速到起34【解析】由動(dòng)能定理得：解得：答案：437.5m【解析】由動(dòng)能定理得：35【變式備選】(2011·廈門高一檢測)質(zhì)量M＝6.0×103kg的客機(jī)，從靜止開始沿平直的跑道滑行，當(dāng)滑行距離l＝7.2×102m時(shí)，達(dá)到起飛速度v=60m/s，求：(1)起飛時(shí)飛機(jī)的動(dòng)能多大？(2)若不計(jì)滑行過程中所受的阻力，則飛機(jī)受到的牽引力為多大？(3)若滑行過程中受到的平均阻力大小為Ff=3.0×103N，牽引力與第(2)問中求得的值相等，則要達(dá)到上述起飛速度，飛機(jī)的滑行距離應(yīng)為多大？【變式備選】(2011·廈門高一檢測)質(zhì)量M＝6.36【解析】(1)飛機(jī)起飛的動(dòng)能：(2)設(shè)牽引力為F，由動(dòng)能定理得Fl=Ek-0解得：(3)設(shè)滑行距離為l′，由動(dòng)能定理得Fl′-Ffl′=Ek-0解得：l′答案：(1)1.08×107J(2)1.5×104N(3)9.0×102m【解析】(1)飛機(jī)起飛的動(dòng)能：37三、探究合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)原理測出力對物體做不同的功時(shí)物體動(dòng)能的變化,從而得到恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系.三、探究合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系382.實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)(1)用天平測出小車的質(zhì)量M，并記錄.(2)按圖安裝實(shí)驗(yàn)器材，只是砝碼盤中不加砝碼，要調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行.2.實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)39(3)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(yùn)動(dòng).(4)細(xì)繩一端連接小車，另一端通過滑輪掛上砝碼，注意砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.(5)紙帶的一端固定在小車后面，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先接通電源，然后放開小車，此時(shí)可認(rèn)為小車所受的合外力就等于砝碼的重力.(3)平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端墊高，改變木板的傾角，40(6)記錄測量數(shù)據(jù)：用天平測出小車的質(zhì)量M，砝碼的質(zhì)量m；用刻度尺測出紙帶上各點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)的距離.(7)計(jì)算速度：由紙帶根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，來計(jì)算各對應(yīng)時(shí)刻小車的速度.(8)分析砝碼的重力mg對小車所做的功mgx與小車對應(yīng)時(shí)刻的動(dòng)能的關(guān)系.(6)記錄測量數(shù)據(jù)：用天平測出小車的質(zhì)量M，砝碼的質(zhì)量m；用413.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(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來影響.(2)實(shí)驗(yàn)中,由于砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,可認(rèn)為繩子對小車的拉力F=mg,而實(shí)際情況是:砝碼向下加速時(shí),mg-F=ma,所以F<mg.F與mg的差別在砝碼質(zhì)量偏大時(shí)會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來影響.(3)紙帶上各點(diǎn)之間距離測量時(shí)會帶來誤差.3.誤差分析42【典例3】(2011·無錫高一檢測)某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致).每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出.【典例3】(2011·無錫高一檢測)某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速43(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和______電源(填“交流”或“直流”)；(2)實(shí)驗(yàn)中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力，則下面操作正確的是()A.放開小車，能夠自由下滑即可B.放開小車，能夠勻速下滑即可C.放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D.放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和_44(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()A.橡皮筋處于原長狀態(tài)B.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C.小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D.小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度45(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的______部分進(jìn)行測量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答).(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測46【解題指導(dǎo)】掌握“探究合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的步驟和注意事項(xiàng)是解題關(guān)鍵.【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源；(2)平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，故D正確；(3)放開小車后，小車做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時(shí)，小車的速度最大，此時(shí)橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，B正確；(4)從紙帶上看，紙帶的GJ段打點(diǎn)比較均勻，所以應(yīng)選用紙帶的GJ段進(jìn)行測量.答案：(1)交流(2)D(3)B(4)GJ【解題指導(dǎo)】掌握“探究合力做功與物體動(dòng)能改變的47【典例】質(zhì)量為2kg的鐵球從離地2m高處自由下落，陷入沙坑中2cm深處，如圖所示，求沙子對鐵球的平均阻力.(g取10m/s2)【典例】質(zhì)量為2kg的鐵球從離地2m高處自由下落，陷入沙48【解題指導(dǎo)】鐵球的運(yùn)動(dòng)分為自由下落和勻減速直線運(yùn)動(dòng)兩段，可分段應(yīng)用動(dòng)能定理也可全段應(yīng)用動(dòng)能定理求解.【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)分段列式：設(shè)鐵球自由下落至沙面時(shí)的速度為v，鐵球自由下落至沙面的過程中有：設(shè)鐵球在沙中受到的平均阻力為Ff，鐵球在沙中運(yùn)動(dòng)的過程中有mgh-Ffh=解上述兩式并代入數(shù)據(jù)得Ff=2020N.【解題指導(dǎo)】鐵球的運(yùn)動(dòng)分為自由下落和勻減速直線運(yùn)動(dòng)兩段，可分49(2)全程列式：全過程重力做功為mg(H+h)，進(jìn)入沙中阻力做功-Ffh,鐵球開始時(shí)的動(dòng)能為零，進(jìn)入沙坑最后動(dòng)能也為零,所以mg(H+h)-Ffh=0,代入數(shù)據(jù)解得Ff=2020N.答案：2020N(2)全程列式：全過程重力做功為mg(H+h)，進(jìn)入沙中阻力50對動(dòng)能定理理解不清導(dǎo)致錯(cuò)誤一個(gè)質(zhì)量為m的小球拴在鋼繩的一端，另一端作用一大小為F1的拉力束縛在光滑水平面上做半徑為R1的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，今將力的大小改為F2,使小球仍在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但半徑變?yōu)镽2(R2<R1),小球運(yùn)動(dòng)的半徑由R1變?yōu)镽2過程中拉力對小球做的功多大？對動(dòng)能定理理解不清導(dǎo)致錯(cuò)誤51【正確解答】小球運(yùn)動(dòng)的半徑由R1變?yōu)镽2時(shí)，半徑變小，繩子的拉力雖為變力，但對小球做了正功，使小球的速度增大，動(dòng)能發(fā)生了變化，由動(dòng)能定理得：①又由牛頓第二定律得：故有：②同理有：③由①②③得：正確答案：【正確解答】小球運(yùn)動(dòng)的半徑由R1變?yōu)镽2時(shí)，半徑變小，繩子的52【易錯(cuò)分析】對解答本題時(shí)易犯錯(cuò)誤分析如下：【易錯(cuò)分析】對解答本題時(shí)易犯錯(cuò)誤分析如下：531.關(guān)于動(dòng)能的概念，下列說法中正確的是()A.物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能B.運(yùn)動(dòng)物體具有的能叫動(dòng)能C.運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量越大，其動(dòng)能一定越大D.速度較大的物體，具有的動(dòng)能一定較大【解析】選A.物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，但是運(yùn)動(dòng)的物體可以具有多種能量，如重力勢能，內(nèi)能等.故A正確，B錯(cuò)誤；由公式可知，動(dòng)能既與m有關(guān)，又與v有關(guān)，C、D均錯(cuò).1.關(guān)于動(dòng)能的概念，下列說法中正確的是()542.關(guān)于對動(dòng)能的理解，下列說法錯(cuò)誤的是()A.動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B.動(dòng)能總為正值C.一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化；但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化D.動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡