高一物理教課件：第三節(jié) 第2課時(shí)《動(dòng)能定理》（粵教版必修2）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第2課時(shí)動(dòng)能定理 1 知道外力對(duì)物體做功可以改變物體的動(dòng)能 2 正確理解動(dòng)能定理 知道動(dòng)能定理的適用條件 會(huì)用動(dòng)能定理進(jìn)行計(jì)算 3 會(huì)用動(dòng)能定理解決力學(xué)問(wèn)題 知道用動(dòng)能定理解題的步驟 知識(shí)回憶 1 動(dòng)能定理表達(dá)式 對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)我們可以很容易求出物體的動(dòng)能和合力做的功 在下面的兩段視頻中你能否求出物體在最低點(diǎn)的動(dòng)能 W總 W1 W2 W3 2 合力做的功 即總功 等于各分力做功的代數(shù)和 當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)不再是勻變速直線運(yùn)動(dòng) 我們以前的公式就不能用了 上一節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 外力做的功等于物體動(dòng)能的改變量 即 W外 EK2 EK1 EK 我們可以通過(guò)求合力做的功來(lái)尋找物體的動(dòng)能 生活中大部分物體的運(yùn)動(dòng)都不是勻變速直線運(yùn)動(dòng) 那我們?nèi)绾畏治鲞@些一般的運(yùn)動(dòng)呢 一動(dòng)能定理 1 內(nèi)容 合外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化 2 表達(dá)式 W Ek Ek2 Ek1 末動(dòng)能 初動(dòng)能 3 對(duì)動(dòng)能定理的理解 1 合外力做正功 動(dòng)能增加 合外力做負(fù)功 動(dòng)能減少 2 動(dòng)能定理中的功是合外力做的總功總功的求法a 先求合力 再求合力做的功b 先求每個(gè)力做的功 再求代數(shù)和 3 適用范圍 既適用于恒力做功 也適用于變力做功 既適用于直線運(yùn)動(dòng) 也適用于曲線運(yùn)動(dòng) 物體從高出地面H m 的地方自由落下 不計(jì)空氣阻力 落至地面陷入沙坑h m 后停止 求物體在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍 二動(dòng)能定理的運(yùn)用 討論與交流 對(duì)下面的物理情形你會(huì)如何處理 方法一 用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)公式求解 解 落地前物體做自由落體運(yùn)動(dòng) v22 v02 2gH 陷入沙坑后物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 末速度v3 0 有mg f m v32 v22 2 h 由 得 f 1 H h mg 方法二 分過(guò)程用動(dòng)能定理求解 解 自由落體 mgH mv22 2 0 勻減速直線運(yùn)動(dòng) mg f h 0 mv22 2 由 得 f 1 H h mg 方法三 全過(guò)程用動(dòng)能定理求解mg H h fh 0 f 1 H h mg 結(jié)論 動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間 只須明確初末動(dòng)能 所以比牛頓定律方便 牛頓第二定律是矢量式 反映的是力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系 動(dòng)能定理是標(biāo)量式 反映做功過(guò)程中總功與始末狀態(tài)動(dòng)能變化的關(guān)系 動(dòng)能定理和牛頓第二定律是研究物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的兩種不同的方法 動(dòng)能定理與牛頓第二定律的區(qū)別與聯(lián)系 動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間 對(duì)變力做功和多過(guò)程問(wèn)題用動(dòng)能定理處理有時(shí)很方便 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本步驟 1 確定研究對(duì)象 明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 2 對(duì)物體進(jìn)行受力分析 求各個(gè)力所做的功 有正功 負(fù)功 3 明確初狀態(tài)和末狀態(tài)的動(dòng)能 4 利用動(dòng)能定理公式列方程求解 1 一輛汽車當(dāng)它的速度為v時(shí) 踩剎車后可以滑動(dòng)s 那么當(dāng)它的速度為2v時(shí) 踩剎車后能滑動(dòng)多遠(yuǎn)呢 解析 假設(shè)車與路面之間的摩擦力為恒力 由動(dòng)能定理可知 摩擦力做的負(fù)功應(yīng)該等于汽車動(dòng)能的變化量 即 過(guò)程一 初速度為v 末速度為0 過(guò)程二 初速度為2v 末速度為0 2 如右圖所示 水平傳送帶保持1m s的速度運(yùn)動(dòng) 一質(zhì)量為1kg的物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 2 現(xiàn)將該物體無(wú)初速度地放到傳送帶上的A點(diǎn) 然后物體運(yùn)動(dòng)到了距A點(diǎn)1m的B點(diǎn) 則皮帶對(duì)該物體做的功為 A 0 5JB 2JC 2 5JD 5J 解析 設(shè)工件向右運(yùn)動(dòng)距離s時(shí) 速度達(dá)到傳送帶的速度v由動(dòng)能定理可知 mgs 1 2mv2 解得s 0 25m 說(shuō)明工件未到達(dá)B點(diǎn)時(shí) 速度已達(dá)到v 所以工件動(dòng)能的增量為 EK 1 2mv2 0 5 1 1J 0 5J 3 質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員從高為H的跳臺(tái)上以速率v1起跳 落水時(shí)的速率為v2 運(yùn)動(dòng)中有空氣阻力 那么運(yùn)動(dòng)員起跳后在空中運(yùn)動(dòng)克服空氣阻力所做的功是多少 解析 研究對(duì)象 運(yùn)動(dòng)員 物理過(guò)程 從起跳到落水 受力分析 如圖所示 4 質(zhì)量為m的小球 從半徑為R的半圓形槽的邊緣A點(diǎn)沿內(nèi)表面開始下滑 到達(dá)最低點(diǎn)B的速度為v 求在弧AB段阻力對(duì)物體所做的功 解析 物體在弧AB段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力 彈力和阻力作用 其中彈力和阻力是變力 但在此過(guò)程中彈力對(duì)小球不做功 重力是恒力 在這一過(guò)程中 重力的做功 由動(dòng)能定理有 解得 5 地面上有一鋼板水平放置 它上方3m處有一鋼球質(zhì)量為m 1kg 鋼球以向下的初速度v0 2m s豎直向下運(yùn)動(dòng) 假定小球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到一個(gè)大小不變的空氣阻力f 2N 小球與鋼板相撞時(shí)無(wú)機(jī)械能損失 小球最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí) 它所經(jīng)歷的路程S等于多少 g 10m s2 解析 研究對(duì)象 小球 研究過(guò)程 從開始到結(jié)束 受力分析 如圖所示 由動(dòng)能定理 2 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本步驟 1 選取研究對(duì)象 明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 2 分析研究對(duì)象的受力情況和各個(gè)力的做功情況 受哪些力 每個(gè)力是否做功 做正功還是做負(fù)功 做多少功 然后求各個(gè)力做功的代數(shù)和 3 明確物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的始末狀態(tài)的動(dòng)能EK1和EK2 4 列出動(dòng)能定理的方程W外 EK2 EK1 及其他必要的輔助方程 進(jìn)行求解 1 動(dòng)能定理 合外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化 W Ek Ek2 Ek1 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全