人教物理必修二同步导学机械能守恒定律.pptx

第七章机械能守恒定律机械能守恒定律第七节动能和动能定理第七节动能和动能定理第1页/共39页知道动能的概念，会用动能的定义进行计算知道动能的概念，会用动能的定义进行计算掌握动能定理的内容、公式及适用条件掌握动能定理的内容、公式及适用条件会用动能定理解决力学问题会用动能定理解决力学问题感知生活中动能定理的应用，提高理论与实践相结合的能力感知生活中动能定理的应用，提高理论与实践相结合的能力第2页/共39页第3页/共39页1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课时时作作业业第4页/共39页课课 前前 预预 习习第5页/共39页1定义：物体由于_而具有的能叫动能。2表达式：Ek_3单位：与功的单位相同，国际单位_1kgm2/s21Nm1J4标矢性动能是_，只有大小，并且是状态量。动能运动 焦耳(J)标量 第6页/共39页动能定理动能 初动能 末动能 合外力 代数和 第7页/共39页3适用范围动能定理的研究对象是单个物体，或者是可以看成单一物体的物体系。(1)动能定理既适用于恒力做功，也适用于_做功。(2)动能定理既适用于直线运动，也适用于_运动。4功能关系(1)合力做正功，物体动能_，其他形式的能转化为动能。(2)合力做负功，物体动能_，动能转化为其他形式的能。变力 曲线 增加 减少 第8页/共39页判一判(1)动能是状态量，是标量，只有正值，动能与速度方向无关。()(2)由于速度具有相对性，所以动能也具有相对性。()(3)动能定理既适用于直线运动和曲线运动，也适用于恒力和变力做功。()(4)如果物体所受的合外力为零，那么，物体动能的变化量一定为零。()(5)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化。()第9页/共39页选一选某同学用200N的力将质量为0.44kg的足球踢出，足球以10m/s的初速度沿水平草坪滚出60m后静止，则足球在水平草坪上滚动过程中克服阻力做的功是()A4.4JB22JC132J D12000JB第10页/共39页想一想质量为m50kg的滑雪运动员，以初速度v04m/s从高度为h10m的弯曲滑道顶端A滑下，到达滑道底端B时的速度vt10m/s。则滑雪运动员在这段滑行过程中克服阻力做的功是多少？(g取10m/s2)答案：2900J第11页/共39页第12页/共39页课课 内内 探探 究究第13页/共39页如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。提高小球的初始高度h，小球滚下撞击木块的速度变大，木块就会被撞的远些，说明功与速度变化有着密切联系。请思考：功与速度变化(动能)有什么关系？提示：合外力所做的功等于物体动能的增量。探究一对动能、动能定理的理解第14页/共39页1动能的“四性”(1)相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。(2)状态性：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。(3)标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。(4)瞬时性：动能具有瞬时性，与某一时刻或某一位置的速率相对应。第15页/共39页2对动能定理的理解(1)表达式的理解公式WEk2Ek1中W是合外力做的功，不是某个力做的功，W可能是正功，也可能是负功。Ek2、Ek1分别是末动能和初动能，Ek2可能大于Ek1，也可能小于Ek1。(2)W的求法动能定理中的W表示的是合外力的功，可以应用WF合lcos(仅适用于恒定的合外力)计算，还可以先求各个力的功再求其代数和，WW1W2Wn。第16页/共39页(3)动能定理公式中等号的意义数量关系：即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系。可以通过计算物体动能的变化，求合力的功，进而求得某一力的功。单位相同：国际单位都是焦耳。因果关系：合外力的功是物体动能变化的原因。(4)适用范围动能定理应用广泛，直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、同时做功、分段做功等各种情况均适用。第17页/共39页特别提醒：(1)动能定理说明了外力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系和数量关系，不可理解为功转变成了物体的动能，而是意味着“功引起物体动能的变化”，即物体动能的变化是通过外力做功的过程来实现的。(2)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。第18页/共39页(多选)如图所示，电梯质量为M，在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动，当电梯的速度由v1增加到v2时，上升高度为H，则在这个过程中，下列说法或表达式正确的是()CD 第19页/共39页解题指导：(1)应用动能定理时，要进行受力分析，分析在这个过程中有哪些力做功，注意区分功的正负。(2)应用动能定理时要注意选取的研究对象和对应过程，合力做的功和动能增量一定是对应同一研究对象的同一过程。第20页/共39页对点训练1 下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是()A物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化B若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零C物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化D物体的动能不变，所受的合外力必定为零解析：力是改变物体速度的原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，A、B错误。物体合外力做功，它的动能一定变化，速度也一定变化，C正确。物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误。C第21页/共39页如图所示，质量为m的小球以初速度v0从山坡底部A处恰好冲上高为h的坡顶B，请思考：(1)小球运动中哪些力做了功？(2)如何求得小球克服阻力做的功？探究二动能定理的应用第22页/共39页第23页/共39页2动能定理与牛顿定律解题的比较两种思路对比可看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单，不易出错。牛顿定律牛顿定律动能定理动能定理相同点相同点确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析适用条件适用条件只能研究恒力作用下物体做只能研究恒力作用下物体做直线运动的情况直线运动的情况对于物体在恒力或变力作用下，物对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线运动或曲线运动均适用体做直线运动或曲线运动均适用应用方法应用方法要考虑运动过程的每一个细要考虑运动过程的每一个细节，结合运动学公式解题节，结合运动学公式解题只考虑各力的做功情况及初、末状只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能态的动能运算方法运算方法矢量运算矢量运算代数运算代数运算第24页/共39页特别提醒：(1)动能定理的研究对象是单一物体，或者是可以看作一物体的物体系统。(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。当题目涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理；处理曲线运动中的速度问题时也要优先考虑动能定理。(3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑也可整个过程考虑。但求功时，有些力不是全过程都做功，必须根据不同的情况分别对待求出总功。第25页/共39页(浙江省诺丁汉大学附中20162017学年高一下学期中)在游乐节目中，选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，如图所示。我们将选手简化为质量m60kg的质点，选手抓住绳由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角53，绳长l2m，绳的悬挂点O距水面的高度为H3m。不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取重力加速度g10m/s2，sin530.8，cos530.6。第26页/共39页(1)求选手摆到最低点时对绳的拉力的大小F；(2)若选手摆到最低点时松手，落到了浮台上，试用题中所提供的数据算出落点与岸的水平距离；(3)若选手摆到最高点时松手落入水中。设水对选手的平均浮力f1800 N，平均阻力f2700N，求选手落入水中的深度d。解题指导：(1)认真分析各阶段的运动过程及受力情况。(2)恰当选取研究过程应用动能定理列方程。第27页/共39页第28页/共39页第29页/共39页对点训练2(江苏省无锡市江阴四校20172018学年高一下学期期中)(多选)在光滑的水平面上，质量为m的小滑块停放在质量为M、长度为L的静止的长木板的最右端，滑块和木板之间的动摩擦因数为.现用一个大小为F的恒力作用在M上，当小滑块滑到木板的最左端时，滑块和木板的速度大小分别为v1、v2，滑块和木板相对于地面的位移大小分别为s1、s2，下列关系式错误的是()C第30页/共39页第31页/共39页素素 养养 提提 升升第32页/共39页对于包含多个运动阶段的复杂运动过程，可以选择分段或全程应用动能定理。(1)分段应用动能定理时，将复杂的过程分割成一个个子过程，对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析，然后针对每个子过程应用动能定理列式，然后联立求解。(2)全程应用动能定理时，分析整个过程中出现过的各力的做功情况，分析每个力的做功，确定整个过程中合外力做的总功，然后确定整个过程的初、末动能，针对整个过程利用动能定理列式求解。当题目不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更简单、更方便。多过程问题中动能定理的应用技巧第33页/共39页将质量m2kg的一个小球从离地面H2m高处由静止开始释放，落入泥潭并陷入泥中h5cm深处，不计空气阻力，求泥对小球的平均阻力。(g取10m/s2)答案：820N第34页/共39页第35页/共39页课课 堂堂 达达 标标第36页/共39页课课 时时 作作 业业第37页/共39页第38页/共39页谢谢大家观赏！第39页/共39页