第3讲_动能定理.ppt

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1、第三讲第三讲 动能定理动能定理 功是能量变化的量度功是能量变化的量度 W = E=EK =EG =E弹弹=E机机=E内内 =E电电一个最基本的观点：一个最基本的观点：W？重力功重力功？弹力的功弹力的功？摩擦力的功摩擦力的功？ 动摩擦、静摩擦动摩擦、静摩擦电场力的功电场力的功安培力的功安培力的功？核力的功核力的功？图象图象F-s 图象图象v-t 合力的功合力的功？单力的功单力的功？我们都学过哪些力的功呢？ 动能定理是最重要动能定理是最重要的物理规律，应该对其的物理规律，应该对其应用熟练掌握！应用熟练掌握！F Favf ff fxt tF Fv0mm一个熟悉的情景：一个熟悉的情景：描述：牛顿定律：

2、描述：牛顿定律：x x x x xF FxF FxmF Fxf fmF Fxf fmF Fxf fmF FxF Ff fmF FxmF Ff fmF FxmF Ff fmF FxmF Ff fmF FmF Ff fmF FvmF Ff fmF FvmF Ff fmF FmafF2)(202vvmxfFtxvvat2202运动学公式：运动学公式：2022121mvmvwt合动能定理：动能定理：KEW合动能定理描述总功与物体动能变化的关系W总 0Ek变大W总 = 0Ek不变 W总 0Ek 变小 解题要点：1. 1. 对象对象关注关注单体，选定单体，选定研究的研究的过程过程2022121mvmvwt

3、总 2. 2. 受力受力关注关注所有所有力的力的功（正、负）确定功（正、负）确定 总功总功3. 状态状态关注所选过程关注所选过程初末态动能初末态动能4. 方程方程 如图所示，物体在离斜面底端4米处由静止滑下，若动摩擦因数均为0.5，斜面倾角为370，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？S平=1.6m0037cos0平斜mgssmgmgh对象：对象：物体物体方程：方程：结合几何关系可得：结合几何关系可得：过程：过程：从开始下滑到停止从开始下滑到停止受力受力:状态：状态：初末态动能为初末态动能为0解：解：质量为质量为m的跳水运动员从高为的跳水运动员从高为H的跳台上以速率的跳台

4、上以速率v1 起跳，落水时的速率为起跳，落水时的速率为v2 ，运动中遇有空气阻，运动中遇有空气阻力，那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力力，那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做的功是多少？所做的功是多少？解：解：对象对象运动员运动员过程过程-从起跳到从起跳到落水落水受力受力分析分析-如图示如图示由动能定理列由动能定理列方程方程：21222121mvmvmgHwf21222121mvmvwmgHf从误区说起：误区一： 单力功与合力功不分，有些同学总是认为动力功量度动能的变化量。 一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m，这时物体的速度2 m/s，则下列说法正确的是( )A手对物体做

5、功手对物体做功 12JB合外力对物体做功合外力对物体做功 12JC合外力对物体做功合外力对物体做功 2JD物体克服重力做功物体克服重力做功 10 JV=2m/sh=1mFF-单力功单力功-单力功单力功（重力功）（重力功）ACD-合力功合力功 在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为员的强项。质量为m的跳水运动员进入水中后的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为大小恒为F，那么在他减速下降高度为，那么在他减速下降高度为h的过程的过程中，下列说法正确的是：（中，下列说法正确的是：（

6、g为当地的重力加为当地的重力加速度）速度）( )A.他的动能减少了他的动能减少了Fh B.他的重力势能增加了他的重力势能增加了mghC.他的机械能减少了（他的机械能减少了（Fmg）h D.他的机械能减少了他的机械能减少了Fh合外力的功重力的负功 (单力功)阻力的功(单力功)D高考摸拟题：高考摸拟题：阻力的功(单力功) 水平恒力水平恒力F作用在物体上，物体在光滑水作用在物体上，物体在光滑水平面上沿力的方向移动平面上沿力的方向移动s距离，恒力做功为距离，恒力做功为 ，物体获得的动能为物体获得的动能为 若该恒力作用在同一物若该恒力作用在同一物体上，物体在粗糙水平面上移动相同距离体上，物体在粗糙水平面

7、上移动相同距离S，恒力做功为恒力做功为 ，物体获得的动能为，物体获得的动能为 则（则（ ） A B C D1W1kE2W2kE21WW 21KkEE21WW 21KkEE21WW 21KkEE21KkEE21WW C理解相关理解相关知识的区知识的区别和联系别和联系最简单的情景最简单的情景只受一力只受一力“单力即单力即合力合力”误区一小结： 合力的瞬时效果？合力的功？类比物体产生加速度物体动能变化考题：考题：已知已知m=1kg=1kg，静止在，静止在=0.1=0.1的的水平面上，水平面上，现用水平外力现用水平外力F= =2 2N N拉其运动拉其运动1 1mm后撤去外力，后撤去外力，问它还能走多远

8、？问它还能走多远？Fv0vlffx=0=0F从误区说起从误区说起误区二：认为误区二：认为W总总一定是合外力的功一定是合外力的功1m误区二小结：总功可以是几个力在同一段位移中的功,也可以是一个力在几段位移中的功,还可以是几个力在几段位移中的功求总功有两种方法：一种是先求出合外力 WFS cos 另一种是 WW1 +W2+W3+从误区中发现：使用动能定理解题时，应优选长过程使用，给解题带来方便 一个熟悉的例题：铅球从1米高处掉入沙坑,已知铅球在下陷过程中受到沙子的平均阻力为铅球重力的20倍,则铅球在沙中下陷深度为多少米? 2102mgHmv解法一解法一 分段分段Hhmgmgf自由下落：2102mg

9、hfhmv进入沙坑：解法二 全程()0mg Hhfh约约0.05m0.05m 如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，BC为水平的，其距离d=0.5米，盆边缘的高度h=0.3米，在A处放一个质量为m的的小物块并让其从静止出发下滑，已知盆内侧壁是光滑的，而BC面与小物块间的动摩擦因数为=0.1，小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为（ ）A、0.5米B、0.25米C、0.10米D、0Dmhsmgsmgh300点停在Bds 6解：解：对对m：A-停停如图所示，AB与CD为两个对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切

10、，圆弧圆心角为1200，半径R为2.0米，一个物体在离弧底E高度为h=3.0米处,以初速4.0米/秒沿斜面向下运动，若物体与两斜面的动摩擦因数为0.2，则物体在两斜面上（不包括圆弧部分）一共能走多长路程？（取g=10米/秒2）S=28m解:对小物体：从A到B200021060cos)60cos(mvsmgRhmg如图所示，DO是水平面，AB是斜面，初速为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零，如果斜面改为AC，让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零，则物体具有的初速度（ ）。（已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零） A、大于v0 B、等于v0 C、小于v0

11、 D、取决于斜面的倾角B分析：分析：222210210)cos(210cosmvmgSmghmvSsmgmghmvmgSmgsmghODAoABBDAoABBDAo例如：从误区说起误区三： 认为速度可分解，动能也可分解， 认为动能定理有分量式误区三小结：动能定理中的位移及速度，一般都是相对地面而言的 速度是矢量，但动能是标量，与速度方向无关，不可分解。即动能定理没有分量式。 一个质量为2Kg的物体，以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行，从某时刻起在物体上作用一个水平向右的力，经过一段时间，物体的速度方向变为向右，大小仍是4m/s在这段时间内水平力对物体所做的功为（ ） A0 B3J C16J

12、 D32JA误区四：分不清恒力功与变力功，认为动能定理只适用于恒力做功的情况 一人用力踢质量为1千克的皮球，使球由静止以10米/秒的速度飞出，假定人踢球瞬间对球平均作用力是200N，球在水平方向运动了20米停止，那么人对球所做的功为（ ）A.500JB.50JC.4000JD.无法确定如果球以10m/s迎面飞来,踢出速度仍为10m/s,则运动员对球做的功为多少? B 如图所示，质量为如图所示，质量为m的物块与转台之间能出的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的现的最大静摩擦力为物块重力的k倍，它与倍，它与转台转轴转台转轴OO相距相距R，物块随转台由静止开，物块随转台由静止开始转动，当转

13、速增加到一定值时，物块即始转动，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到相对转将在转台上滑动，在物块由静止到相对转台开始滑动前的这一过程中，转台对物块台开始滑动前的这一过程中，转台对物块做的功为做的功为 （ ） A0 B大于大于kmgR/2 C等于等于kmgR/2 D小于小于kmgR/2解：kmgfmRvmkmg2cosRvmf2cos221cosmvkmgR对m：静摩擦力的分力提供向心力从静止到刚要相对运动从静止到刚要相对运动由动能定理：由动能定理： 如图所示，质量为如图所示，质量为m的物块与转台之间能出的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的现的最大静摩擦力为物块

14、重力的k倍，它与倍，它与转台转轴转台转轴OO相距相距R，物块随转台由静止开，物块随转台由静止开始转动，当转速增加到一定值时，物块即始转动，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到相对转将在转台上滑动，在物块由静止到相对转台开始滑动前的这一过程中，转台对物块台开始滑动前的这一过程中，转台对物块做的功为做的功为 （ ） A0 B大于大于kmgR/2 C等于等于kmgR/2 D小于小于kmgR/2D误区四小结： 动能定理适用于物体做直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，并且是一种求变力做功的很好的方法。 水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、 F

15、2分别作用在a、b上。一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下。两物体的v - t图线如图所示，图中ABCD。则整个过程中 AF1的功等于F2的功BF1的功小于F2的功C撤去推力后摩擦力对a物体的功等于摩擦力对b物体的功D外力对a物体的总功等于外力对b物体的总功误区五：不会阅读图像，从中看出功能关系AF1的功等于F2的功BF1的功小于F2的功C撤去推力后摩擦力对a物体的功等于摩擦力对b物体的功D外力对a物体的总功等于外力对b物体的总功BCD误区五小结： 在F-s图象 ，v-t图象中我们可以得到许多有用的信息，这些信息对我们分析物体的动能、力做功非常有帮助，为解决问题带来很大的方便。要学会

16、和习惯利用图像这一工具进行物理描述与分析。总结动能定理的优点：1、动能定理既适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用；研究过程既可以是单一过程，也可以是多个过程组成的全过程。2、应用动能定理解题的特点：跟过程的细节无关.即解题时不涉及物体运动的方向、加速度和时间，且与中间变化过程无关，所以应用时非常方便。 多过程问题多过程问题 总质量为总质量为M的列车沿水平直线轨道匀速前的列车沿水平直线轨道匀速前进进,其末节车厢质量为其末节车厢质量为m,中途脱节中途脱节,司机发觉司机发觉时时,机车已行驶了机车已行驶了L的距

17、离的距离,于是立即关闭油于是立即关闭油门门,除去牵引力除去牵引力.设阻力与质量成正比设阻力与质量成正比,机车的机车的牵引力是恒定的牵引力是恒定的,当列车的两部分都停止时当列车的两部分都停止时,它们的距离是多少它们的距离是多少?脱脱节节发发现现停停止止L关闭关闭油门油门S2S1 对机车：对机车：对拖车：对拖车：初态：匀速：初态：匀速： 解得：解得：21sssMgF201)(210)(vmMgsmMFL202210mvmgs)(mMMLs 动能定理在物理学中是非常重要动能定理在物理学中是非常重要的知识，其应用较为广泛，灵活运用的知识，其应用较为广泛，灵活运用动能定理会给解题带来很大的方便。动能定理会给解题带来很大的方便。