【物理课件】动能和动能定理课件 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

第八章 机械能守恒定律8.3 动能和动能定理人教版（2019）授课人：学习目标和任务学习目标和任务 1、知道动能的知道动能的概念，会用动能的定义进行计算概念，会用动能的定义进行计算2、理解理解动能定理的动能定理的含义，并会推导动能定理含义，并会推导动能定理3、利用演绎推导得出动能定理的表达式，学习利用演绎推导得出动能定理的表达式，学习使用动能定理分析解决实际问题。使用动能定理分析解决实际问题。重点、难点重点、难点 重点：重点：动能定理的推导及其应用动能定理的推导及其应用。难点：难点：理解动能定理的意义且灵活的应用动能动理解动能定理的意义且灵活的应用动能动理解决问题理解决问题。导入新课物体由于物体由于运动运动而具有的能叫而具有的能叫动能动能。空中飞行的飞机和比赛中的赛车，谁的动能大呢？空中飞行的飞机和比赛中的赛车，谁的动能大呢？任务一、探寻影响动能大小的因素 任务一、探寻影响动能大小的因素 活动一活动一 让同一瓶水从不同高度释放，落到报纸上，观察报纸的破损程度让同一瓶水从不同高度释放，落到报纸上，观察报纸的破损程度 活动二活动二 让装有不同质量的水从同一高度释放，观察报纸的破损程度让装有不同质量的水从同一高度释放，观察报纸的破损程度 任务一、探寻影响动能大小的因素问题一、请你说说为什么的高速路上会限制不同车型的时速吗？问题一、请你说说为什么的高速路上会限制不同车型的时速吗？活动一活动一 让同一瓶水从不同高度释放，落到报纸上，观察报纸的破损程度让同一瓶水从不同高度释放，落到报纸上，观察报纸的破损程度 活动二活动二 让装有不同质量的水从同一高度释放，观察报纸的破损程度让装有不同质量的水从同一高度释放，观察报纸的破损程度 【活活动动一一】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，在在与与运运动动方方向向相相同同的的恒恒力力F 的的作用下发生一段位移作用下发生一段位移l，速度由，速度由v1增加到增加到v2。试求这个过程中合外力做的功？。试求这个过程中合外力做的功？【解析】【解析】根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有:Fma 速度与位移的关系式：速度与位移的关系式：得：得：=ma整理得：整理得：WFFlmmFV1V2 任务二、探寻 动能的表达式1、定义：、定义：物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。2、表达式：、表达式：Ek =mv221 国际单位为焦耳（国际单位为焦耳（J）；）；（物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半）（物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半）任务二、探寻 动能的表达式动动 能能（1）动能是）动能是标量标量，且只有，且只有正值正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。3.对动能表达式对动能表达式 的理解的理解ACB物体的动能变化时，速度一定变化；物体的动能变化时，速度一定变化；速度变化时，动能不一定变化。速度变化时，动能不一定变化。任务二、探寻 动能的表达式问题一、思考动能和速度有怎样的关系？问题一、思考动能和速度有怎样的关系？（2）动能是）动能是状态量，状态量，v是是瞬时速度瞬时速度。在某一时刻，物体具有一定的速度，在某一时刻，物体具有一定的速度，物体的运动状态一定物体的运动状态一定,物体的动能一定，物体的动能一定，动动能是反映物体本身运动状态的物理量。能是反映物体本身运动状态的物理量。（3）动能具有）动能具有相对性相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不，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，不作说明同的动能，不作说明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。运运动动是是相相对对的的。当当鸟鸟儿儿与与飞飞机机相相对对而而行行时时，虽虽然然鸟鸟儿儿的的速速度度不不是是很很大大，但但是是飞飞机机的的飞飞行行速速度度很很大大，这这样样对对于于飞飞机机来来说说，鸟鸟儿儿的的动动能能就就很很大大。如如果果是是一一只只1.8千千克克的的鸟鸟撞撞在在速速度度为为每每小小时时 700千千米米的的飞飞机机上上，产产生生的的冲冲击击力比炮弹的冲击力还要大。力比炮弹的冲击力还要大。鸟击落飞机鸟击落飞机 任务二、探寻 动能的表达式【活动一】活动一】算一算算一算 20162016年年8 8月月1616日，我国成功发射首颗量子科学实验卫星日，我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号墨子号”，它，它的质量为的质量为631 kg631 kg，某时刻它的速度大小为，某时刻它的速度大小为 7.6 km/s 7.6 km/s，此时它的动能是多少，此时它的动能是多少？任务二、探寻 动能的表达式【活活动动一一】粗粗糙糙水水平平面面上上，质质量量为为m的的物物体体，在在与与运运动动方方向向相相同同的的恒恒力力F F 的的作作用用下下发发生生一一段段位位移移l，速速度度由由v1增增加加到到v2，已已知知阻阻力力恒恒定定为为f，试试求求这这个个过过程程中合外力做的功？中合外力做的功？【解析】【解析】根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有:F-fma 速度与位移的关系式：速度与位移的关系式：得：得：=ma整理得：整理得：W合(F-f)l 任务三、探寻 动能 和功的关系【活活动动二二】粗粗糙糙水水平平面面上上，质质量量为为m的的物物体体，在在与与运运动动方方向向相相同同的的变变力力的的作作用下发生一段位移用下发生一段位移l，速度由，速度由v1增加到增加到v2，试求这个过程中合外力做的功？试求这个过程中合外力做的功？【解析【解析 任务三、探寻 动能 和功的关系】任务三、探寻 动能 和功的关系【活活动动三三】高高空空抛抛物物，质质量量为为m的的物物体体以以速速度度由由v1 抛抛出出，以以v2 落落体体，试试求求这个过程中合外力做的功？这个过程中合外力做的功？微元法微元法 每一小段直线代替曲线每一小段直线代替曲线问题与思考WF=Fl=-mv1212mv2212W合合=Fl-Ff l=-mv1212mv2212通过以上三个例题，你发现功通过以上三个例题，你发现功和动能之间有什么关系了吗？和动能之间有什么关系了吗？任务三、探寻 动能 和功的关系1 1、内容：内容：外力对物体所做的外力对物体所做的总功总功等于等于物体物体动能的变化动能的变化。外力的总功外力的总功末状态动能末状态动能初状态动能初状态动能合合外力做功。外力做功。外力做功之外力做功之和和。动能动能变化变化和某一过程（始末状态）和某一过程（始末状态）相对应相对应。动能定理 任务三、探寻 动能 和功的关系合外力做做合外力做做正功正功，则物体动能则物体动能增加增加合外力做做合外力做做负功负功，则物体动能则物体动能减少减少1.1.恒力做功或变力做功；恒力做功或变力做功；2.2.直线运动或曲线运动；直线运动或曲线运动；3.3.单个物体或多个物体；单个物体或多个物体；4.4.一个过程或全过程一个过程或全过程。研究对象：研究对象：在高中阶段，动能定理的研究对象一般是在高中阶段，动能定理的研究对象一般是单个物体。单个物体。且物且物体可视为质点；或物体有一定的形状，但上体可视为质点；或物体有一定的形状，但上各点速度大小相等各点速度大小相等，计算动能时可看作质点。否则高中阶段无法确定物体的动能计算动能时可看作质点。否则高中阶段无法确定物体的动能。（研究对象如果是物体系统，必须考虑内力做功）（研究对象如果是物体系统，必须考虑内力做功）任务三、探寻 动能 和功的关系“三三 同同”：a、力对、力对“物体物体”做功与做功与“物体物体”动能变化中动能变化中”物体物体”要相同，即要相同，即 同一物体同一物体b、由于、由于 和和 中的中的s与与v跟参考系的选取有关，应取跟参考系的选取有关，应取 同一参考系同一参考系c、物体做功的、物体做功的“过程过程”应与物体动能变化的应与物体动能变化的“过程过程”一样，即一样，即 同一过程同一过程W合合 =mv2221 mv12 21=Ek2 Ek1=Ek 任务三、探寻 动能 和功的关系【问问题题一一】一一架架喷喷气气式式飞飞机机，质质量量 m 为为 7.0104 kg，起起飞飞过过程程中中从从静静止止开开始始滑滑跑跑。当当位位移移 l 达达到到 2.5103m 时时，速速度度达达到到起起飞飞速速度度 80 m/s。在在此此过过程程中中，飞飞机机受受到到的的平平均均阻阻力力是是飞飞机机所所受受重重力力的的1/50。g 取取10 m/s2，求飞机平均牵引力的大小？求飞机平均牵引力的大小？F牵F阻lxov 任务四、运用动能定理解决实际问题1 1确定对象确定对象2 2受力分析受力分析3 3分析运动情况分析运动情况4 4确定确定合力合力做功做功5 5建立方程建立方程【解析】【解析】以飞机为研究对象，以飞机为研究对象，设飞机滑跑的方向为设飞机滑跑的方向为x x轴正方向。飞机的初动能轴正方向。飞机的初动能E Ek1k10 0，末动能，末动能 ，合力，合力 F F 做的功做的功根据动能定理根据动能定理 ,有有由于由于把数值代入后得到把数值代入后得到飞机平均牵引力的大小是飞机平均牵引力的大小是 1.0410 1.04105 5N N。任务四、运用动能定理解决实际问题【问问题题二二】人人们们有有时时用用“打打夯夯”的的方方式式把把松松散散的的地地面面夯夯实实。设设某某次次打打夯夯符符合合以以下下模模型型：两两人人同同时时通通过过绳绳子子对对重重物物各各施施加加一一个个力力，力力的的大大小小均均为为320 N，方方向向都都与与竖竖直直方方向向成成37，重重物物离离开开地地面面30 cm后后人人停停止止施施力力，最最后后重重物物自自由由下下落落把把地地面面砸砸深深2 cm。已知重物的质量为。已知重物的质量为50 kg，g取取10 m/s2，cos 370.8。求：。求：（1）重物刚落地时的速度是多大？）重物刚落地时的速度是多大？（2）重物对地面的平均冲击力是多大？）重物对地面的平均冲击力是多大？任务四、运用动能定理解决实际问题ABCD【解析】【解析】（1 1）两根绳子对重物的合力）两根绳子对重物的合力 F F合合 2 F cos 37 2 F cos 3723200.8 N23200.8 N512 N512 N 由由A A至至E E的过程中，应用动能定理可得的过程中，应用动能定理可得（2 2）由）由E E到到F F的过程中，应用动能定理可得的过程中，应用动能定理可得重物落地时的速度大小为重物落地时的速度大小为2.5 2.5/s/s，对地面的平均冲击力的大小为，对地面的平均冲击力的大小为8.3108.3103 3HBAmgT合mgCDEF 任务四、运用动能定理解决实际问题应用动能定理解题的步骤：任务四、运用动能定理解决实际问题关键关键：1.1.正确计算物体所受外力做的总功正确计算物体所受外力做的总功 ；2.2.明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。总结：总结：动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关。在处理物理问题时，应优先考虑应用动能定理。状态有关。在处理物理问题时，应优先考虑应用动能定理。任务四、运用动能定理解决实际问题下抛v0 平抛v0上抛v0h【问题三】【问题三】：这三个过程哪个过程中重力做功多呢？三个小球末速度的：这三个过程哪个过程中重力做功多呢？三个小球末速度的大小关系呢？（不计空气阻力）大小关系呢？（不计空气阻力）一样多！末速度大小相等！任务四、运用动能定理解决实际问题物块沿光滑曲面下滑物块沿光滑曲面下滑v 物块沿光滑斜面下滑物块沿光滑斜面下滑解：在物块下滑的过程中，受力如图，根据动能定理：解：在物块下滑的过程中，受力如图，根据动能定理：mgNmgNv【问题四】【问题四】：滑块到达水平面时的速度大小为多：滑块到达水平面时的速度大小为多少？这两个过程中滑块到少？这两个过程中滑块到达水平面的速度相达水平面的速度相等吗？等吗？任务四、运用动能定理解决实际问题【问题五】【问题五】把质量为把质量为0.5kg的石块从的石块从10m高处以与水平方向抛出，初速度大小是高处以与水平方向抛出，初速度大小是v0=5m/s。（不计空气阻力），求解石块落地时的速度大小。（不计空气阻力），求解石块落地时的速度大小。解题思路：解题思路：动能定理动能定理解题思路：解题思路：平抛运动平抛运动恒力做功问题恒力做功问题恒力恒力+曲曲线线 任务四、运用动能定理解决实际问题【变式】【变式】把质量为把质量为0.5kg的石块从的石块从10m高处以与水平方向成高处以与水平方向成角斜向上抛出，角斜向上抛出，初速度大小是初速度大小是v0=5m/s。（不计空气阻力）求解石块落地时的速度大小。（不计空气阻力）求解石块落地时的速度大小。问题：问题：斜抛？斜抛？新思路：新思路：动能定理！动能定理！解：只有重力做功解：只有重力做功v0 任务四、运用动能定理解决实际问题（2）石块落地时速度的大小与下列物理量有关（）石块落地时速度的大小与下列物理量有关（）A石块的质量石块的质量 B石块初速度的大小石块初速度的大小C石块初速度的仰角石块初速度的仰角D石块抛出时的高度石块抛出时的高度BDv0 任务四、运用动能定理解决实际问题1、动能的概念、动能的概念2 2、动能定理的内容及其理解、动能定理的内容及其理解 3 3、应用动能定理解题的一般步骤、应用动能定理解题的一般步骤4 4、应用动能定理的优越性，可以求变力做功、应用动能定理的优越性，可以求变力做功小结小结作业