2017-2018學(xué)年高中物理 第7章 機(jī)械能守恒定律 第7節(jié) 動(dòng)能和動(dòng)能定理課件 新人教版必修2.ppt

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1、第7節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理,一、動(dòng)能 閱讀教材第7172頁“動(dòng)能的表達(dá)式”部分，知道動(dòng)能的概念及表達(dá)式。,1.大?。篍k______。,2.單位：國際單位制單位為_____，1 J1 ________________。,Nm,1 kgm2/s2,焦耳,3.標(biāo)矢性：動(dòng)能是______，只有______，沒有方向。,標(biāo)量,大小,思維拓展 (1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能怎樣變化？ (2)動(dòng)能不變的物體是否一定處于平衡狀態(tài)？ 答案(1)不變。由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變，故做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能保持不變。 (2)不一定。動(dòng)能不變的物體可能只是速度大小不變，如果速度方向發(fā)生改變，就不是平衡狀態(tài)了。,二、

2、動(dòng)能定理 閱讀教材第7274頁“動(dòng)能定理”部分，會(huì)推導(dǎo)出動(dòng)能定理表達(dá)式，知道動(dòng)能定理內(nèi)容及表達(dá)式，初步了解動(dòng)能定理的適用范圍。,1.推導(dǎo)：如圖1所示，物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下發(fā)生了一段位移l，速度由v1增加到v2，此過程力F做的功為W。,ma,Fl,2al,2.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___________。 3.表達(dá)式：W___________。 4.適用范圍：既適用于______做功，也適用于______做功；既適用于______運(yùn)動(dòng)，也適用于______運(yùn)動(dòng)。,動(dòng)能的變化,Ek2Ek1,恒力,變力,直線,曲線,思維拓展 殲-15戰(zhàn)機(jī)是

3、我國自主研發(fā)的第一款艦載戰(zhàn)斗機(jī)，如圖2所示：,圖2,(1)殲-15戰(zhàn)機(jī)起飛時(shí)，合力做什么功？速度怎么變化？動(dòng)能怎么變化？,(2)殲-15戰(zhàn)機(jī)著艦時(shí)，阻攔索對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)做什么功？戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)能怎么變化？ 答案(1)正功增加增加 (2)負(fù)功減小,要點(diǎn)歸納,動(dòng)能、動(dòng)能定理的理解,1.動(dòng)能的“三性” (1)相對(duì)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。 (2)標(biāo)量性：只有大小，沒有方向；只有正值，沒有負(fù)值。 (3)狀態(tài)量：動(dòng)能是表征物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(或某一時(shí)刻的速度)相對(duì)應(yīng)。,2.動(dòng)能變化量的理解 (1)表達(dá)式：EkEk2Ek1。 (2)物理意義：Ek0，表

4、示動(dòng)能增加；Ek0，表示動(dòng)能減少。 (3)變化原因：力對(duì)物體做功是引起物體動(dòng)能變化的原因，合力做正功，動(dòng)能增加，合力做負(fù)功，動(dòng)能則減少。,3.動(dòng)能定理的理解： (1)表達(dá)式：WEkEk2Ek1，式中的W為外力對(duì)物體做的總功。,(2)研究對(duì)象及過程：動(dòng)能定理的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是相對(duì)靜止的系統(tǒng)。動(dòng)能定理的研究過程既可以是運(yùn)動(dòng)過程中的某一階段，也可以是運(yùn)動(dòng)全過程。 (3)普遍性：動(dòng)能定理雖然可根據(jù)牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式推出，但動(dòng)能定理本身既適用于恒力作用過程，也適用于變力作用過程；既適用于物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況，也適用于物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況。,精典示例,例1 下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體

5、所受合力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系正確的是() A.如果物體所受合力為0，則合力對(duì)物體做的功一定為0 B.如果合力對(duì)物體所做的功為0，則合力一定為0 C.物體在合力作用下做變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一定發(fā)生變化 D.物體的動(dòng)能不變，所受合力一定為0,解析由功的定義可知，選項(xiàng)A正確；如果合力做的功為0，但合力不一定為0，例如物體的合力和運(yùn)動(dòng)方向垂直而不做功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體做變速運(yùn)動(dòng)可能是速度方向變化而速度大小不變，所以，做變速運(yùn)動(dòng)的物體，動(dòng)能可能不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體動(dòng)能不變，只能說合力不做功，但合力不一定為0，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案A,針對(duì)訓(xùn)練1 有一質(zhì)量為m的木塊，從半徑為r的圓弧曲面上的a點(diǎn)滑向b點(diǎn)，如圖3所

6、示。如果由于摩擦使木塊的運(yùn)動(dòng)速率保持不變，則以下敘述正確的是(),圖3,A.木塊所受的合力為零 B.因木塊所受的力對(duì)其都不做功，所以合力做的功為零 C.重力和摩擦力的合力做的功為零 D.重力和摩擦力的合力為零,解析物體做曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向變化，加速度不為零，故合力不為零，A錯(cuò)誤；速率不變，動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理知，合力做的功為零，而支持力始終不做功，重力做正功，所以重力做的功與摩擦力做的功的代數(shù)和為零，但重力和摩擦力的合力不為零，C正確，B、D錯(cuò)誤。 答案C,要點(diǎn)歸納,動(dòng)能定理的應(yīng)用,1.應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟 (1)選取研究對(duì)象，明確并分析運(yùn)動(dòng)過程，這個(gè)過程可以是單一過程，也可以是全過程。 (

7、2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。(注意哪些力做功或不做功) (3)寫出該過程中合力做的功，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。 (5)按照動(dòng)能定理列式求解。(注意動(dòng)能增量是末動(dòng)能減初動(dòng)能),2.動(dòng)力學(xué)問題兩種解法的比較,兩種思路對(duì)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)。,精典示例,例2 如圖4所示，物體沿曲面從A點(diǎn)無初速度滑下，滑至曲面的最低點(diǎn)B時(shí)，下滑的高度為5 m，速度為6 m/s，若物體的質(zhì)量為 1 kg。則下滑過程中物體克服阻力所做功為(g取10 m

8、/s2)(),圖4,A.50 J B.18 J C.32 J D.0 J,答案C,例3 如圖5所示，物體在離斜面底端5 m處由靜止開始下滑，然后滑上由小圓弧與斜面連接的水平面，若物體與斜面及水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.4，斜面傾角為37。求物體能在水平面上滑行的距離。(sin 370.6，cos 370.8),圖5,解析對(duì)物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示。,,方法一分過程列方程：設(shè)物體滑到斜面底端時(shí)的速度為v，物體下滑階段 FN1mgcos 37， 故f1FN1mgcos 37。 由動(dòng)能定理得：,設(shè)物體在水平面上運(yùn)動(dòng)過程前進(jìn)的距離為x2， 摩擦力f2FN2mg 由動(dòng)能定理得：,由以上各式可

9、得x23.5 m。 方法二全過程列方程： mgx1sin 37mgcos 37x1mgx20 代入數(shù)值解得x23.5 m。 答案3.5 m,針對(duì)訓(xùn)練2 某人把質(zhì)量為0.1 kg的一塊小石頭，從距地面為5 m的高處以60角斜向上拋出，拋出時(shí)的初速度大小為10 m/s，則當(dāng)石頭著地時(shí)，其速度大小約為(g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力)() A.14 m/s B.12 m/s C.28 m/s D.20 m/s,答案 A,1.(對(duì)動(dòng)能的理解)下面有關(guān)動(dòng)能的說法正確的是() A.物體只有做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能才不變 B.物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向速度不變，物體的動(dòng)能也不變 C.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力做

10、功，物體的動(dòng)能增加 D.物體的動(dòng)能變化時(shí)，速度不一定變化，速度變化時(shí)，動(dòng)能一定變化,解析物體只要速率不變，動(dòng)能就不變，A錯(cuò)誤；動(dòng)能是標(biāo)量，不能分解，做平拋運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能逐漸增大，B錯(cuò)誤；物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其合力等于重力，重力做正功，物體的動(dòng)能增加，故C正確；物體的動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化，速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化，故D錯(cuò)誤。 答案C,2.(對(duì)動(dòng)能定理的理解)(多選)一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的有() A.合力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變 B.物體所受合力一定不為零 C.合力一定對(duì)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,解析物體的速度發(fā)生了變化，則合力一定不為零，加

11、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，合力不一定做功，A、C錯(cuò)誤。 答案BD,3.(對(duì)動(dòng)能定理的應(yīng)用)(多選)某人用手將1 kg的物體由靜止向上提起1 m，這時(shí)物體的速度為2 m/s(g取10 m/s2)，則下列說法正確的是() A.手對(duì)物體做功12 J B.合力做功2 J C.合力做功12 J D.物體克服重力做功10 J,答案ABD,4.(對(duì)動(dòng)能定理的應(yīng)用)甲、乙兩輛汽車的質(zhì)量之比m1m221，它們剎車時(shí)的初動(dòng)能相同，若它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則它們滑行的距離之比s1s2等于() A.11 B.12 C.14 D.41,解析對(duì)

12、兩輛汽車由動(dòng)能定理得：m1gs10Ek，m2gs20Ek，s1s2m2m112，B正確。 答案B,5.(對(duì)動(dòng)能定理的應(yīng)用)質(zhì)量為m的物體靜止在水平桌面上，它與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，物體在水平力F作用下開始運(yùn)動(dòng)，發(fā)生位移x1時(shí)撤去力F，問物體還能運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)？,解析研究對(duì)象：質(zhì)量為m的物體。 研究過程：從靜止開始，先加速，后減速至零。 受力分析、運(yùn)動(dòng)過程草圖如圖所示，其中物體受重力(mg)、水平外力(F)、彈力(FN)、滑動(dòng)摩擦力(Ff)，設(shè)加速位移為x1，減速位移為x2。,解法二：從靜止開始加速，然后減速為零，對(duì)全過程進(jìn)行分析求解。 設(shè)加速過程中位移為x1，減速過程中位移為x2；水平外力F在x1段做正功，滑動(dòng)摩擦力Ff在(x1x2)段做負(fù)功，mg、FN不做功； 初動(dòng)能Ek00，末動(dòng)能Ek0 在豎直方向上：FNmg0滑動(dòng)摩擦力FfFN 根據(jù)動(dòng)能定理得：Fx1mg(x1x2)00,