77动能和动能定理ppt.pptx

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1、 物体由于物体由于运动运动而具而具有的能量叫做动能。有的能量叫做动能。在本章在本章“1 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42页与物体的质量和速度有关与物体的质量和速度有关思考思考：物体的动能与哪些因素有：物体的动能与哪些因素有关关？是什么样的关系？是什么样的关系？第2页/共42页 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42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

2、？第4页/共42页探探究究物物体体动动能能表表达达式式 设质量为设质量为m的某物体，在与运动方的某物体，在与运动方向总相同的恒力向总相同的恒力F的作用下发生一段位的作用下发生一段位移移l，速度由，速度由v1增加到增加到v2，如图所示。试，如图所示。试寻求这个过程中力寻求这个过程中力F做的功与做的功与v1、v2的关的关系？系？l lFv1v2第5页/共42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42页结结果果与与思思考考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 mv2

3、2 mv12末态初态第7页/共42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为物体的瞬时速为物体的瞬时速为物体的瞬时速为物体的瞬时速度度度度单位：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42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，动能只与物体的速，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关度大小有关，与速度方向无关,且速度对动能影响且速度对动能影响比质量大。比质量大。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，物。在某一时刻，物

4、体具有一定的速度，也就具有一定的动能。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，物体速度，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，一般都以有不同的瞬时值，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。地面为参考系研究物体的运动。第9页/共42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，动能一定变化。一定质量的物体，速度变化时，动能一定变化。B B、一定质量的物体，速度不变时，动能一定不变。一定质量的物体，速度不变时，动能一定不变。C C、一定质量的物体

5、，动能变化时，速度一定变化一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化。D D、一定质量的物体，动能不变时，速度一定不变。一定质量的物体，动能不变时，速度一定不变。随随堂堂练练习习第10页/共42页WEk2Ek1=Ek改改写写力在一个过程中对物体所做的功，等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。于物体在这个过程中动能的变化。W mv22 mv12三.动能定理第11页/共42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12页/共42页思考与讨论（一）如果物体受

6、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。第13页/共42页多个力作用多个力作用W合Ek2Ek1W合合mv22/2mv12/2第14页/共42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

7、的合力做了多少功，飞机的动能就变化了多少第15页/共42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16页/共42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，

8、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18页/共42页sFf例1、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19页/共42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

9、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，但启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，但启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，但启发：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。动能定理更简洁明了。动能定理更简洁明了。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20页/共42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，不计空气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（阻力，小球着地时速度大小为（）C应用2：恒力+曲线

10、运动不涉及不涉及物理运动过程中物理运动过程中的的加速度和时间加速度和时间，而，而只只与与物体的物体的初末状态有关初末状态有关，在涉及有关的力学问题，在涉及有关的力学问题，优先应用动能定理。优先应用动能定理。第21页/共42页例例8:8:如下图，三小球完全相同，均从离地面高如下图，三小球完全相同，均从离地面高H H处无初速处无初速释放，不计摩擦，求小球的落地速度。释放，不计摩擦，求小球的落地速度。小结：小结：应用动能定理处理问题时，不需要考虑物体运动细节、运应用动能定理处理问题时，不需要考虑物体运动细节、运动方向，用动能定理处理问题比牛顿运动定律方便。动方向，用动能定理处理问题比牛顿运动定律方便

11、。不需要考虑物体运动细节，运动方向不需要考虑物体运动细节，运动方向典典型型应应用用答案：2gH第22页/共42页 一质量为一质量为m的小球，用长为的小球，用长为L的的轻绳悬挂于轻绳悬挂于O点。小球在水平拉力点。小球在水平拉力F作作用下，从平衡位置用下，从平衡位置P点很点很缓慢缓慢地移动到地移动到Q点，细线偏离竖直方向的角度为点，细线偏离竖直方向的角度为，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：变力做功第23页/共42页 瞬间力做功问题瞬间力做功问题例9:运动员踢球的平均作用力为运动员踢球的平均作用力为200N,

12、把一个静止的把一个静止的质量为质量为1kg的球以的球以10m/s的速度踢出的速度踢出,水平面上运动水平面上运动50m后停下后停下,则运动员对球做的功则运动员对球做的功?FS=50mvov=0求变力做功问题求变力做功问题如果运动员踢球时，球以如果运动员踢球时，球以10m/s10m/s迎面飞来迎面飞来,踢出速度仍为踢出速度仍为10m/s,10m/s,则运动员对球做的功为多少则运动员对球做的功为多少?典典型型应应用用答案：50J0第24页/共42页练练习习1 1：某某人人从从距距地地面面25m25m高高处处水水平平抛抛出出一一小小球球，小小球球质质量量为为100g100g，出出手手时时速速度度大大小

13、小为为10m/s,10m/s,落落地地时时速速度度大大小小为为16m/s16m/s，取取g=10m/sg=10m/s2 2，试求：，试求：（1 1）人抛球时对小球做多少功？人抛球时对小球做多少功？（2 2）小球在空中运动时克服阻力做功多少？）小球在空中运动时克服阻力做功多少？练一练练一练答案：5J17.2J第25页/共42页例例10:10:一列货车的质量为一列货车的质量为5.05.0105kg,kg,在平直轨道在平直轨道以额定功率以额定功率3000kw3000kw加速行驶加速行驶,当速度由静止加速当速度由静止加速到所能达到的最大速度到所能达到的最大速度30m/s30m/s时时,共用了共用了2m

14、in,2min,则则这段时间内列车前进的距离是多少这段时间内列车前进的距离是多少?Ff求变力做功问题求变力做功问题 （与机车相联系的问题）（与机车相联系的问题）典典型型应应用用答案：1350m第26页/共42页 练习1一辆汽车的质量为m，从静止开始起动，沿水平路面前进了s后，达到了最大行驶速度vmax，设汽车的牵引功率保持不变，所受阻力为车重的k倍求：(1)汽车的牵引功率；(2)汽车从静止到开始匀速运动所需的时间第27页/共42页巩固提高：巩固提高：1.1.如图所示，物体从高为如图所示，物体从高为h h的斜面体的顶端的斜面体的顶端A A由静止由静止开始滑下，滑到水平面上的开始滑下，滑到水平面上

15、的B B点静止，点静止，A A到到B B的水平距的水平距离为离为S S，求：，求：物体与接触面间的动摩擦因数（已知：斜面体和水物体与接触面间的动摩擦因数（已知：斜面体和水平面都由同种材料制成）平面都由同种材料制成）第28页/共42页解：（过程整体法）物体从A由静止滑到B的过程中，由动能定理有：而由和式得.第29页/共42页2.2.如图，物体沿一曲面从如图，物体沿一曲面从A A点无初速滑下，滑点无初速滑下，滑至曲面的最低点至曲面的最低点B B时，下滑高度为时，下滑高度为5m,5m,若物体的若物体的质量为质量为1kg,1kg,到到B B点时的速度为点时的速度为6m/s,6m/s,则在下滑过则在下滑

16、过程中，物体克服阻力所做的功为多少？程中，物体克服阻力所做的功为多少？AB5m此题中的摩擦力是变力，此题中的摩擦力是变力，变力做功不能用变力做功不能用WFlcos计算。计算。物体克服摩擦力做功32J第30页/共42页3.如图所示，半径R1m的1/4圆弧导轨与水平面相接，从圆弧导轨顶端A，静止释放一个质量为m20g的小木块，测得其滑至底端B时速度VB3ms，以后沿水平导轨滑行BC3m而停止求：（1）在圆弧轨道上克服摩擦力做的功?（2）BC段轨道的动摩擦因数为多少?W=-0.11J0.15第31页/共42页4.4.如图所示，质量为如图所示，质量为m m的物体静放在水平光滑的平的物体静放在水平光滑的

17、平台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮由地面台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮由地面以速度以速度V V0 0向右走动着的人拉着。设人在地面上从平向右走动着的人拉着。设人在地面上从平台的边缘开始向右行至绳和水平方向夹角成台的边缘开始向右行至绳和水平方向夹角成=30=30处，求在此过程中人做的功。处，求在此过程中人做的功。解：将V0分解由动能定理可得，人所做的功等于物体动能的增量，即V0V2V2第32页/共42页由图知：V0V2V2第33页/共42页5.以初速V0竖直上抛一个质量为m=0.1kg的小球，当小球返回出发点时的速度大小为3V0/4，若g取10m/s2，则小球受到的空气平均阻力为多

18、少？第34页/共42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35页/共42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36页/共42页一物体静止在不光滑的水平面上，已知一物体

19、静止在不光滑的水平面上，已知m=1kgm=1kg，=0.1,=0.1,现用水平外力现用水平外力F=2NF=2N拉其运拉其运动动5m5m后立即撤去水平外力后立即撤去水平外力F,F,求其还能滑多求其还能滑多远远?F=0.1=0.1ff=0=0 多过程问题多过程问题 直线运动直线运动5m第37页/共42页例10质量为m的跳水运动员从高为H的跳台上以速率v1 起跳，落水时的速率为v2，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所做的功是多少？V1HV2解：对象运动员过程-从起跳到落水受力分析-如图示fmg由动能定理第38页/共42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

20、员用力踢质量为足球运动员用力踢质量为0.30.30.30.3kgkg的的的的静止足球，使足球以静止足球，使足球以静止足球，使足球以静止足球，使足球以10101010m/sm/s的速度飞出，的速度飞出，的速度飞出，的速度飞出，假定脚踢足球时对足球的平均作用力假定脚踢足球时对足球的平均作用力假定脚踢足球时对足球的平均作用力假定脚踢足球时对足球的平均作用力为为为为400400400400N N，球在水平面上运动了，球在水平面上运动了，球在水平面上运动了，球在水平面上运动了20202020mm后停后停后停后停止，那么人对足球做的功为：止，那么人对足球做的功为：止，那么人对足球做的功为：止，那么人对足球

21、做的功为：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变力力功功第39页/共42页高考是怎样考的 一物块由静止开始从粗糙斜面上的某一物块由静止开始从粗糙斜面上的某一物块由静止开始从粗糙斜面上的某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点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块做的功等于块做的功等于块做的功等于块做的功等于（0505辽宁）辽宁）：A A A A物块动能的增加量物块动能的增加

22、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第40页/共42页同一物体分别从高度相同，同一物体分别从高度相同，倾角不同的光滑斜面的顶端滑倾角不同的光滑斜面的顶端滑到底端时，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第41页/共42页谢谢大家观赏！第42页/共42页