动能动能定理课件高中物理二配套课件.pptx

1理理解解动动能能的的概概念念，会会用用功功能能关关系系导导出出动动能能的的定定义义式式，并并会用动能的定义式进行计算会用动能的定义式进行计算2用用实实验验来来探探究究恒恒力力做做功功与与物物体体动动能能变变化化的的关关系系，导导出出动动能定理能定理3理理解解动动能能定定理理，知知道道动动能能定定理理的的适适用用条条件件，知知道道用用动动能能定理解题的基本步骤，会用动能定理解决力学问题定理解题的基本步骤，会用动能定理解决力学问题一、动能一、动能1定义：定义：物体由于物体由于 而具有的能而具有的能2表达式：表达式：3单位：单位：与功的单位相同，国际单位为与功的单位相同，国际单位为 运动运动J4动能特点动能特点(1)动动能能是是 量量，具具有有瞬瞬时时性性，物物体体在在某某一一状状态态的的动动能能由物体的质量和该状态下物体的速度共同决定由物体的质量和该状态下物体的速度共同决定(2)物物体体的的动动能能具具有有 ，由由于于对对不不同同的的参参考考系系，同同一一物物体体的的瞬瞬时时速速度度有有不不同同值值，所所以以在在同同一一状状态态下下物物体体的的动动能也有不同值一般地如无特别说明，物体的动能均是能也有不同值一般地如无特别说明，物体的动能均是 的的(3)动动能能是是 ，只只有有大大小小没没有有方方向向，动动能能没没有有负负值值，与与物体的速度方向无关物体的速度方向无关状态状态相对性相对性相对地面相对地面标量标量二、合外力做功和物体动能的变化二、合外力做功和物体动能的变化动能定理的推导动能定理的推导(1)建立情景：建立情景：图图441如如图图441所所示示，光光滑滑水水平平面面上上质质量量为为m的的物物体体，在在恒恒力力F作用下，经位移作用下，经位移x后，速度由后，速度由v1增加到增加到v2.(2)推导依据：推导依据：外力做的总功：外力做的总功：W_由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：F_由运动学公式：由运动学公式：x_(3)结论：结论：W即即WEk2Ek1EkFxma自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练名师解疑名师解疑分类例析分类例析金手指驾校 http:/ http:/ http:/ http:/ http:/ 表达式：表达式：(1)(2)W 说说明明：式式中中W为为 ，它它等等于于各各力力做做功功的的 如如果果外外力力做做正正功功，物物体体的的 ，外外力力做做负负功功，物物体体的的 适用范围：适用范围：不仅适用于不仅适用于 做功和做功和 运动，也适用于运动，也适用于 做功和做功和 运动情况运动情况.动能的变化动能的变化Ek2Ek1合力做的功合力做的功代数和代数和动能增加动能增加动能减少动能减少恒力恒力直线直线变力变力曲线曲线一、对动能概念的理解与辨析一、对动能概念的理解与辨析(1)动动能能的的瞬瞬时时性性：物物体体动动能能的的大大小小与与物物体体瞬瞬时时速速度度相相对对应应(2)动动能能的的标标量量性性：动动能能是是标标量量，只只有有大大小小没没有有方方向向，且且总总大大于于或或等等于于零零，不不可可能能小小于于零零，运运算算过过程程中中无无需需考考虑虑速速度度方方向向，速速度度变变化化，动动能能不不一一定定变变化化(比比如如匀匀速速圆圆周周运运动动)，而动能变化则速度一定变化，而动能变化则速度一定变化(3)动动能能的的相相对对性性：对对于于不不同同参参考考系系，物物体体的的速速度度不不同同，则则物物体体的的动动能能也也不不同同，没没有有特特别别指指明明时时，都都是是以以地地面面为为参考系的参考系的二、对动能定理的理解与辨析二、对动能定理的理解与辨析W的的求求法法：动动能能定定理理中中的的W表表示示的的是是合合力力的的功功，可可以以应应用用WF合合xcos(仅仅适适用用于于恒恒定定的的合合外外力力)计计算算，还还可可以以先先求求各各个力的功，再求其代数和，即个力的功，再求其代数和，即WW1W2Wn.W的的含含义义：是是指指包包含含重重力力在在内内的的任任意意外外力力的的功功都都能能引引起起动动能能的的变变化化但但只只有有重重力力(或或弹弹力力)做做功功才才能能引引起起重重力力势势能能(弹弹性势能性势能)的变化的变化理解要点理解要点(1)动能定理的研究对象是单一物体或者可以看成是单一物体动能定理的研究对象是单一物体或者可以看成是单一物体的物体系的物体系(2)动动能能定定理理适适用用于于物物体体的的直直线线运运动动，也也适适用用于于曲曲线线运运动动；适适用用于于恒恒力力做做功功，也也适适用用于于变变力力做做功功；力力可可以以是是各各种种性性质质的的力力，既既可可以以同同时时作作用用，也也可可以以分分段段作作用用，只只要要求求出出在在作作用用过过程程中中各各力力做做功功的的多多少少和和正正负负即即可可这这些些都都是是应应用用动能定理解题的优越性动能定理解题的优越性(3)若若在在物物体体运运动动的的过过程程中中包包含含几几个个不不同同过过程程，应应用用动动能能定定理理时，可以分段考虑，也可以将全过程作为一整体来处理时，可以分段考虑，也可以将全过程作为一整体来处理(4)动动能能定定理理的的计计算算式式为为代代数数式式，v为为以以地地面面为为参参考考系系时时的的速速度度(5)外外力力对对物物体体所所做做的的功功是是指指物物体体所所受受的的一一切切外外力力对对它它做做的的总总功功三、应用动能定理求解变力做功三、应用动能定理求解变力做功变变力力做做功功无无法法由由功功的的公公式式直直接接求求解解，可可以以通通过过动动能能定定理理建建立立功功与与能能量量变变化化之之间间的的方方程程进进行行求求解解，变变力力做做功功写写成成W的的形式，不能用形式，不能用Fx表示表示四、探究合外力做功和动能的变化关系四、探究合外力做功和动能的变化关系实验目的：实验目的：探究恒力做功与物体动能改变的关系探究恒力做功与物体动能改变的关系实实验验器器材材：小小车车、砝砝码码、天天平平、打打点点计计时时器器、低低压压交交流流电电源源、细细绳绳、一一端端附附有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板，复复写写纸纸、纸纸带带、刻刻度尺等度尺等实验方案实验方案(如图如图442)图图442实验结论：实验结论：如果绳的拉力对小车所做的功如果绳的拉力对小车所做的功mgx等于小车对等于小车对应时间的动能变化量，可得出结论：恒力对物体所做的功应时间的动能变化量，可得出结论：恒力对物体所做的功等于物体动能的变化量等于物体动能的变化量(3)小小车车所所受受的的阻阻力力f应应包包括括车车受受的的摩摩擦擦力力和和打打点点计计时时器器对对车车后所拖纸带的摩擦力后所拖纸带的摩擦力(4)小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源后放手在小小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源后放手在小车停止运动前应按住小车车停止运动前应按住小车.动能定理的应用动能定理的应用【典例典例1】如图如图443所示，一质量为所示，一质量为2 kg的铅球从离地面的铅球从离地面2 m高高处处自自由由下下落落，陷陷入入沙沙坑坑2 cm深深处处，求求沙沙子子对对铅铅球球的的平均阻力平均阻力(g取取10 m/s2)图图443法法二二根根据据全全程程列列式式在在铅铅球球运运动动的的全全过过程程中中，重重力力做做功功mg(Hh)，进进入入沙沙中中阻阻力力做做功功Fh，全全程程动动能能变变化化为为零零，则则由由WEk2Ek1得得mg(Hh)Fh0解得解得F2 020 N.答案答案2 020 N借题发挥借题发挥应用动能定理的解题步骤应用动能定理的解题步骤(1)确定研究对象通常是单个物体确定研究对象通常是单个物体(2)明明确确运运动动过过程程，可可以以是是运运动动的的某某段段过过程程，也也可可以以是是运运动动的的整体过程整体过程(3)分析受力情况及各力做功情况分析受力情况及各力做功情况(4)找准对应过程的始末动能找准对应过程的始末动能(或速度或速度)(5)依据动能定理列式求解依据动能定理列式求解【变式变式1】一一辆辆汽汽车车以以v16 m/s的的速速度度沿沿水水平平路路面面行行驶驶时时，急急刹刹车车后后能能滑滑行行x13.6 m，如如果果以以v28 m/s的的速速度度行行驶驶，在在同同样路面上急刹车后滑行的距离样路面上急刹车后滑行的距离x2应为应为 ()A6.4 m B5.6 m C7.2 m D10.8 m答案答案A应用动能定理求解变力的功应用动能定理求解变力的功【典例典例2】某同学从某同学从h5 m高处，以初速度高处，以初速度v08 m/s水平抛水平抛出一个质量为出一个质量为m0.5 kg的橡皮球，测得橡皮球落地前瞬的橡皮球，测得橡皮球落地前瞬间速度为间速度为12 m/s，求该同学抛球时所做的功和橡皮球在空，求该同学抛球时所做的功和橡皮球在空中运动时克服空气阻力做的功中运动时克服空气阻力做的功(g取取10 m/s2)答案答案16 J5 J【变式变式2】人人骑骑自自行行车车下下坡坡，坡坡长长l500 m，坡坡高高h8 m，人人和和车车总总质质量量为为100 kg，下下坡坡时时初初速速度度为为4 m/s，人人不不踏踏车车的的情情况况下下，到到达达坡坡底底时时车车速速为为10 m/s，g取取10 m/s2，则则下下坡坡过过程中阻力所做的功为程中阻力所做的功为 ()A4 000 J B3 800 J C5 000 J D4 200 J答案答案B鸟与飞机碰撞威力超导弹鸟与飞机碰撞威力超导弹 2006年年11月月14日，兰州军区空军日，兰州军区空军某团组织昼间飞行，李剑英驾驶某型某团组织昼间飞行，李剑英驾驶某型战斗机在返场着陆下滑中遭遇鸽群撞战斗机在返场着陆下滑中遭遇鸽群撞机，战机严重受损，飞行员李剑英在机，战机严重受损，飞行员李剑英在迫迫降降过过程程中中为为保保卫卫人人民民生生命命财财产产而而壮壮烈烈牺牺牲牲我我们们在在缅缅怀怀英英雄雄的的同同时时也也不不由由想想到到，在在同同一一片片蓝蓝天天飞飞翔翔的的小小鸟鸟和和飞飞机机，怎怎么会成为宿敌？么会成为宿敌？图图444 鸟类与飞行中的飞机发生碰撞并造成伤害的事件，有一鸟类与飞行中的飞机发生碰撞并造成伤害的事件，有一个术语个术语“鸟击鸟击”(又称又称“鸟撞鸟撞”)高速飞行的飞机与飞鸟高速飞行的飞机与飞鸟发生碰撞后，常造成极大破坏，严重时造成飞机坠毁按人发生碰撞后，常造成极大破坏，严重时造成飞机坠毁按人们的常理推测，小鸟和飞机根本不具可比性，一个是们的常理推测，小鸟和飞机根本不具可比性，一个是“血肉血肉之躯之躯”，而另一个则是，而另一个则是“钢筋铁骨钢筋铁骨”可当这小小的飞鸟如可当这小小的飞鸟如飞蛾扑火般撞向战斗机的时候，结果却是两败俱伤据估算，飞蛾扑火般撞向战斗机的时候，结果却是两败俱伤据估算，一只体重为一只体重为3公斤左右的鸟儿与飞机相撞时，可以产生公斤左右的鸟儿与飞机相撞时，可以产生16吨吨的冲击力，对飞机来说无异于遭到一枚导弹的袭击的冲击力，对飞机来说无异于遭到一枚导弹的袭击【典例典例3】普通战斗机的飞行速度大约为普通战斗机的飞行速度大约为800 m/s，空中飞行，空中飞行的的秃秃鹰鹰质质量量为为5 kg，身身长长约约为为0.5 m，一一架架战战斗斗机机在在空空中中与秃鹰相撞，秃鹰对战斗机的撞击力约为与秃鹰相撞，秃鹰对战斗机的撞击力约为 ()A104 N B102 NC106 N D108 N答案答案C动能定理的应用动能定理的应用1在平直公路上，汽车由静止在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度开始做匀加速运动，当速度达到达到vm后，立即关闭发动机后，立即关闭发动机直至静止，直至静止，vt图像如图图像如图445所所示示，设设汽汽车车的的牵牵引引力力为为F，摩摩擦擦力力为为f，全全程程中中牵牵引力做功为引力做功为W1，克服摩擦力做功为，克服摩擦力做功为W2，则，则()AF f1 3 BW1 W21 1CF f4 1 DW1 W21 3图图445解解析析对对汽汽车车全全过过程程应应用用动动能能定定理理：W1W20，所所以以W1W2；由由图图像像可可知知牵牵引引力力与与阻阻力力作作用用距距离离之之比比为为1 4，由由Fx1fx20知，知，F f4 1.答案答案BC2如图如图446所示，物体在离所示，物体在离斜面底端斜面底端4 m处由静止滑下，处由静止滑下，若物体与斜面和水平面的动若物体与斜面和水平面的动摩摩 擦因数均为擦因数均为0.5，斜面倾角，斜面倾角为为37，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？平面上滑行多远？(g取取10 m/s2)图图446解解析析物物体体在在斜斜面面和和水水平平面面上上受受力力如如下下图图所所示示，开开始始物物体体在在斜斜面面上上加加速速下下滑滑，到到水水平平面面后后，在在摩摩擦擦力力作作用用下下做做减减速速运运动动，最后停下，其中：最后停下，其中：f1mgcos 37，f2mg.法一法一分过程列式分过程列式把把物物体体运运动动分分斜斜面面和和水水平平面面两两个个阶阶段段分分别别应应用用动动能能定定理理，则则有有法二法二全过程列式全过程列式把把物物体体运运动动的的全全过过程程进进行行分分析析知知：初初，末末状状态态物物体体的的速速度度均均为为零零，由由于于f1、f2相相继继对对物物体体做做功功，可可分分段段求求两两个个力力的的功功，因因此对全过程应用动能定理，则有此对全过程应用动能定理，则有mgsin 37x1mgcos 37x1mgx20解得：解得：x21.6 m.答案答案1.6 m应用动能定理求解变力的功应用动能定理求解变力的功3质量为质量为m的小球，用长为的小球，用长为L的的轻绳悬挂于轻绳悬挂于O点，小球在水点，小球在水平力平力F作用下，从平衡位置作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到点很缓慢地移动到Q点，点，如图如图447所示，则力所示，则力F所做的功为所做的功为 ()AmgLcos BFLsin CmgL(1cos)DFL图图447解解析析小小球球的的运运动动过过程程是是缓缓慢慢的的，所所以以小小球球动动能能的的变变化化为为0，小小球球上上升升过过程程只只有有重重力力mg和和F这这两两个个力力做做功功但但由由分分析析可可知知力力F是是一一个个变变力力由由动动能能定定理理得得WFmgL(1cos)0所所以以WFmgL(1cos)答案答案C4如图如图448所示，物体沿一所示，物体沿一曲面从曲面从A点无初速滑下，滑至点无初速滑下，滑至曲面的最低点曲面的最低点B时，下滑高度时，下滑高度为为5 m，若物体的质量为，若物体的质量为1 kg，到到B点时的速度为点时的速度为6 m/s，则下滑过程中，物体克服阻力所，则下滑过程中，物体克服阻力所做的功为多大？做的功为多大？(取取g10 m/s2)图图448答案答案32 J