高中物理必修动能和动能定理.pptx

回回顾顾 物体由于物体由于运动运动而而具有的能量叫做动具有的能量叫做动能。能。在本章在本章“7.17.1追寻守恒量追寻守恒量”中，已经知道中，已经知道第1页/共32页龙卷风龙卷风海啸海啸风力发电风力发电第2页/共32页与物体的质量和速度有与物体的质量和速度有关关思考思考：物体的动能与哪些因素有：物体的动能与哪些因素有 关？是什么样的关系？关？是什么样的关系？结论：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。那么，动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢？第3页/共32页一、探究动能的表达式一、探究动能的表达式重力做功重力做功WG重力势能重力势能mgh弹力做功弹力做功WF外力做功外力做功 w w弹性势能弹性势能kx2/2动能表达式？动能表达式？第4页/共32页 设质量为设质量为m的某物体，在与运动的某物体，在与运动方向总相同的恒力方向总相同的恒力F的作用下发生一的作用下发生一段位移段位移l，速度由，速度由v1增加到增加到v2，如图所，如图所示。试寻求这个过程中力示。试寻求这个过程中力F做的功与做的功与v1、v2的关系？的关系？Fv1v2第5页/共32页推导推导F做功表达式的过程做功表达式的过程W=FLL=(v22 v12)/2aa=F/mW=?第6页/共32页初态和末态的表达式均为初态和末态的表达式均为“mv2/2”，这个这个“mv2/2”代表什么？代表什么？W mv22 mv12末态初态结果与思考结果与思考结果与思考结果与思考第7页/共32页mm为物体的质量为物体的质量为物体的质量为物体的质量v v为物体的瞬时为物体的瞬时为物体的瞬时为物体的瞬时速度速度速度速度单位：焦耳单位：焦耳单位：焦耳单位：焦耳（J J）Ek mv2二.动能第8页/共32页我们对动能的表达式我们对动能的表达式Ek kmv2/2的理解的理解1 1、动能是、动能是标量标量，且只有，且只有正值正值，动能只与物体，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。的速度大小有关，与速度方向无关。2 2、动能是、动能是状态量状态量.V V是是瞬时速度瞬时速度。在某一时刻，。在某一时刻，物体具有一定的速度，也就具有一定的动能。物体具有一定的速度，也就具有一定的动能。3 3、动能具有、动能具有相对性相对性，对不同的参考系，物体，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，一般都以地面为参考系研究物体的运动。一般都以地面为参考系研究物体的运动。第9页/共32页鸟本身速度不快，质量也不大，但相对于飞机来说，由鸟本身速度不快，质量也不大，但相对于飞机来说，由于飞机速度很快，所以它们相互靠近的速度很快，因此，于飞机速度很快，所以它们相互靠近的速度很快，因此，鸟相对飞机的速度很快，具有很大的相对动能，当两者鸟相对飞机的速度很快，具有很大的相对动能，当两者相撞时，会造成严重的空难事故。相撞时，会造成严重的空难事故。第10页/共32页 我们知道，运动是相对的。当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的速度就很大。速度越大，撞击的力量就越大。比如一只0.450.45千克的鸟，撞在速度为每小时8080千米的飞机上时，就会产生15001500牛顿的力，要是撞在速度为每小时960960千米的飞机上，那就要产生21.621.6万牛顿的力。如果是一只1.81.8千克的鸟撞在速度为每小时 700700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的“炮弹”。19621962年1111月，赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空栽了下来。事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅。鸟击落飞机 对动能相对性的理解第11页/共32页试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：(除题意中提到的物理量外，其他物理情况相同)总结：动能是标量，与速度方向无关；动能与速度的平方成正比，因此速度对动能的影响更大。物体甲的速度是乙的两倍；物体甲向北运动，乙向南运动；物体甲做直线运动，乙做曲线运动；物体甲的质量是乙的一半。第12页/共32页关于动能的理解，下列说法正确的是：关于动能的理解，下列说法正确的是：()()A A、一定质量的物体，速度变化时，动能一定变一定质量的物体，速度变化时，动能一定变化。化。B B B B、一定质量的物体，速度不变时，动能一定不一定质量的物体，速度不变时，动能一定不变。变。C C、一定质量的物体，动能变化时，速度一定变一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化。化。D D D D、一定质量的物体，动能不变时，速度一定不一定质量的物体，动能不变时，速度一定不变。变。随堂练习随堂练习BC第13页/共32页WEk2Ek1=Ek改改改改写写写写 力在一个过程中对物体所做的功，力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。等于物体在这个过程中动能的变化。W mv22 mv12三.动能定理第14页/共32页动能是标量，只有正值，但Ek有正负之分。当外力做正功时，W0，故 Ek0，即Ek2Ek1 动能增加。当外力做负功时，W0，故Ek0，即Ek2Ek1 动能减少。第15页/共32页思考与讨论（一）如果物体受到几个力作用,动能定理中的W表示的物理意义是什么？合力所做的总功。动能定理表述为：合 力力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。过程中动能的变化。多个力作用多个力作用多个力作用多个力作用W合Ek2Ek1W=W1+W2+W3+W=F合合lcosW合合Ek2Ek1W合合mv22/2mv12/2第16页/共32页举例说明上一节课做实验探究物体速度与力做功之间的关系时，曾经采用的一种方法是平衡摩擦力，实际上这时小车受到的橡皮筋的拉力就等于物体所受的合力一架飞机在牵引力和阻力的共同作用下，在跑道上加速运动速度越来越大，动能越来越大这个过程中是牵引力和阻力都做功，牵引力做正功，阻力做负功，牵引力和阻力的合力做了多少功，飞机的动能就变化了多少第17页/共32页思考与讨论（二）动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况，该怎样理解?把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理第18页/共32页应用动能定理解题一般步骤应用动能定理解题一般步骤应用动能定理解题一般步骤应用动能定理解题一般步骤（尤其是变力功、曲线运动尤其是变力功、曲线运动尤其是变力功、曲线运动尤其是变力功、曲线运动）：1.1.明确对象和过程明确对象和过程：（通常是单个物体）：（通常是单个物体）：（通常是单个物体）：（通常是单个物体）2.2.作二分析：作二分析：受力分析，受力分析，受力分析，受力分析，确定各力做功及其正负确定各力做功及其正负确定各力做功及其正负确定各力做功及其正负 确定初、末速度确定初、末速度确定初、末速度确定初、末速度,明确初末状态的动能明确初末状态的动能3.3.由动能定理列方程：由动能定理列方程：W合合mv22/2mv12/2第20页/共32页sFf例2、一架喷气式飞机，质量 ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 时，达到起飞速度 。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（k=0.02）。求飞机受到的牵引力F。应用1：恒力+直线运动GFN第21页/共32页1 1找对象（常是单个物体）找对象（常是单个物体）解：对飞机解：对飞机 由动能定理有由动能定理有启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，但动能定理更简洁明了。但动能定理更简洁明了。但动能定理更简洁明了。但动能定理更简洁明了。sF1F23 3确确定定各各力力做做功功4 4运动情况分析运动情况分析5 5建方程建方程2 2受受力力分分析析第22页/共32页例例4 4、在、在h h高处，以初速度高处，以初速度v v0 0向水平方向抛出一小球，不计向水平方向抛出一小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为（空气阻力，小球着地时速度大小为（）C应用2：恒力+曲线运动不涉及不涉及物理运动过程物理运动过程中的中的加速度和时间加速度和时间，而而只与只与物体的物体的初末状初末状态有关态有关，在涉及有关，在涉及有关的力学问题，优先应的力学问题，优先应用动能定理。用动能定理。第23页/共32页 一质量为一质量为m的小球，用长为的小球，用长为L的轻绳悬挂于的轻绳悬挂于O点。小球在水平拉点。小球在水平拉力力F作用下，从平衡位置作用下，从平衡位置P点很点很缓慢缓慢地移动到地移动到Q点，细线偏离竖直方向点，细线偏离竖直方向的角度为的角度为，如图所示。则拉力，如图所示。则拉力F做的功是做的功是：（）A.mgLcos B.mgL(1cos)C.FLcos D.FL应用3：变力做功C第24页/共32页fGG H h分析：小球的下落过程根据受力情况可分为两段：应用4：多过程1.一球从高出地面H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落到地面后并深入地面h深处停止，若球的质量为m，求：球在落入地面以下的过程中受到的平均阻力。因此可以分两段求解，也可以按全过程求解接触地面前做自由落体运动，只受重力G作用；接触地面后做减速运动，受重力G和阻力f作用。第25页/共32页接触地面前（2）全过程：解：以球为研究对象，在下落的过程中受力如图，根据动能定理有解 得：（1）分段求解 设小球在接触地面时的速度为v，则接触地面后GfG H h第26页/共32页 足球运动员用力踢质量为足球运动员用力踢质量为足球运动员用力踢质量为足球运动员用力踢质量为0.30.30.30.3kgkg的静止足球，使足球以的静止足球，使足球以的静止足球，使足球以的静止足球，使足球以10101010m/sm/s的速度的速度的速度的速度飞出，假定脚踢足球时对足球的平飞出，假定脚踢足球时对足球的平飞出，假定脚踢足球时对足球的平飞出，假定脚踢足球时对足球的平均作用力为均作用力为均作用力为均作用力为400400400400N N，球在水平面上运，球在水平面上运，球在水平面上运，球在水平面上运动了动了动了动了20202020mm后停止，那么人对足球做的后停止，那么人对足球做的后停止，那么人对足球做的后停止，那么人对足球做的功为：（功为：（功为：（功为：（）A A A A、8000J8000JB B B B、4000J4000JC C C C、15J15JD D D D、无法确定无法确定无法确定无法确定变力功变力功C第28页/共32页 一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块做的功等于：（做的功等于：（做的功等于：（做的功等于：（）A A A A物块动能的增加量物块动能的增加量物块动能的增加量物块动能的增加量B B B B物块重力势能的减少量与物块克服物块重力势能的减少量与物块克服物块重力势能的减少量与物块克服物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和摩擦力做的功之和摩擦力做的功之和摩擦力做的功之和C C C C物块重力势能的减少量和物块动能物块重力势能的减少量和物块动能物块重力势能的减少量和物块动能物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D D D D物块动能的增加量与物块克服摩擦物块动能的增加量与物块克服摩擦物块动能的增加量与物块克服摩擦物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和力做的功之和力做的功之和力做的功之和D高考是怎样考的高考是怎样考的第29页/共32页 同一物体分别从高度相同，同一物体分别从高度相同，倾角不同的倾角不同的光滑斜面光滑斜面的顶端滑的顶端滑到底端时，相同的物理量是：到底端时，相同的物理量是：（）A.A.动能动能 B.B.速度速度 C.C.速率速率 D.D.重力所做的功重力所做的功ACD第30页/共32页本节内容结束，如有问题课下Q群278524640讨论第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页