【优化指导】高中物理 77 动能和动能定理同步课件 新人教必修2.ppt

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1、第七节动能和动能定理第七节动能和动能定理1知道动能的定义、表达式、单位及特点知道动能的定义、表达式、单位及特点2理解动能定理理解动能定理3会应用动能定理解决问题会应用动能定理解决问题一、动能一、动能1定义定义：物体由于物体由于 而具有的能而具有的能2表达式表达式：.3单位单位：与功的单位相同，国际单位为与功的单位相同，国际单位为 1 J .焦耳焦耳1_Nm1_kgm2/s2运动运动4物理量特点物理量特点(1)动能是动能是量量，具具有有瞬瞬时时性性，物物体体在在某某一一状状态态的的动动能由物体的质量和该状态下物体的速度共同决定能由物体的质量和该状态下物体的速度共同决定(2)物体的动能具有物体的动

2、能具有，由由于于对对不不同同的的参参考考系系，同同一一物物体体的的瞬瞬时时速速度度有有不不同同值值，所所以以在在同同一一状状态态下下物物体体的的动动能能也也有有不不同同值值一一般般地地如如无无特特别别说说明明，物物体体的的动动能能均均是是相相对对的的(3)动能是动能是，只只有有大大小小没没有有方方向向，动动能能没没有有负负值值，与物体的速度方向无关与物体的速度方向无关状态状态相对性相对性地面地面标量标量二、动能定理二、动能定理1动能定理的推导动能定理的推导(1)建立情景建立情景如如图图所所示示，质质量量为为m的的物物体体，在在恒恒力力F作作用用下下，经经位位移移l后，速度由后，速度由v1增加到

3、增加到v2.Flma2内容内容：合外力在一个过程中对物体所做的功等于物体合外力在一个过程中对物体所做的功等于物体在这个过程中在这个过程中动能的变化动能的变化Ek2Ek1说明说明：式中式中W为为 ，它它等等于于各各力力做做功功的的如果外力做正功，物体的如果外力做正功，物体的 ，外外力力做做负负功功，物体的物体的4适用范围适用范围：不仅适用于不仅适用于 做功和做功和 运运动动，也适用于也适用于 做功和做功和 运动情况运动情况合力的功合力的功代数和代数和动能增加动能增加动能减少动能减少恒力恒力直线直线变力变力曲线曲线在在同同一一高高度度以以相相同同的的速速率率将将手手中中的的小小球球以以上上抛抛、下

4、下抛抛、平抛三种不同方式抛出，落地时速度、动能是否相同？平抛三种不同方式抛出，落地时速度、动能是否相同？提提示示：重重力力做做功功相相同同，动动能能改改变变量量相相同同，末末动动能能、末末速速度大小相同，但末速度方向不同度大小相同，但末速度方向不同(5)动动能能定定理理不不仅仅描描述述了了功功和和动动能能增增量量之之间间的的等等值值关关系系，还还体体现现了了它它们们之之间间的的因因果果关关系系，也也就就是是说说力力对对物物体体做做功功是是引引起起物物体体动动能能变变化化的的原原因因，合合外外力力做做功功的的过过程程实实质质上上是是其其他他形形式式的的能能与与动动量量相相互互转转化化的的过过程程

5、，转转化化了了多多少少由由合合外外力力做做了了多多少功来度量少功来度量【特特别别提提醒醒】动动能能定定理理应应用用中中所所针针对对的的一一般般为为单单个个物物体体，且物体要在惯性参考系中运动且物体要在惯性参考系中运动二、动能定理的应用及其优越性二、动能定理的应用及其优越性1动能定理与牛顿定律解题的比较动能定理与牛顿定律解题的比较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在恒力作用下只能研究在恒力作用下物体做直线运动的情况物体做直线运动的情况对于物体在恒力或变力作用对于物体在恒力

6、或变力作用下，物体做直线或曲线运动下，物体做直线或曲线运动均适用均适用应用方法应用方法要考虑运动过程的每一要考虑运动过程的每一个细节，结合运动学公个细节，结合运动学公式解题式解题只考虑各力的做功情况及初、只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能末状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两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、两种思路对比可以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，运算简单不易出错时间，不涉及矢量运算，运算简单不易出错2应用动能定理的优越性应用动能定理的优越性(1)物物体体由由初初始始状状态态到到末末状状态态的的过过程程中中，物物体体的的

7、运运动动性性质质、运运动动轨轨迹迹、做做功功的的力力是是变变力力还还是是恒恒力力等等诸诸多多因因素素都都可可以以不不予予考虑，使分析简化考虑，使分析简化(2)应应用用牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学规规律律时时，涉涉及及的的有有关关物物理理量量比比较较多多，对对运运动动过过程程中中的的细细节节也也要要仔仔细细研研究究，而而应应用用动动能能定定理理只只考考虑虑合合外外力力做做功功和和初初、末末两两个个状状态态的的动动能能，并并且且可可以以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理把不同的运动过程合并为一个全过程来处理(3)一一般般情情况况下下，由由牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学规规

8、律律能能够够求求解解的问题，用动能定理也可以求解，并且更为简捷的问题，用动能定理也可以求解，并且更为简捷3应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤(1)确定研究对象和研究过程确定研究对象和研究过程(2)对对研研究究对对象象进进行行受受力力分分析析(研研究究对对象象以以外外的的物物体体施施于研究对象的力都要分析，含重力于研究对象的力都要分析，含重力)(3)写写出出该该过过程程中中合合外外力力做做的的功功，或或分分别别写写出出各各个个力力做做的的功功(注注意意功功的的正正负负)如如果果研研究究过过程程中中物物体体受受力力情情况况有有变变化化，要分别写出该力在各个阶段做的功要分别写出该力在各个阶

9、段做的功(4)写写出出物物体体的的初初、末末动动能能(注注意意动动能能增增量量是是末末动动能能减减初动能初动能)(5)按照动能定理列式求解按照动能定理列式求解【特特别别提提醒醒】(1)功功的的计计算算公公式式WFlcos 只只能能求求恒恒力力做做的的功功，不不能能求求变变力力的的功功，而而由由动动能能定定理理知知，只只要要求求出出物物体体的的动能变化动能变化EkEk2Ek1，就可以间接求得变力做的功，就可以间接求得变力做的功(2)列方程时等号的左边是合外力做的功，右边是动能的列方程时等号的左边是合外力做的功，右边是动能的增量增量.下下列列关关于于运运动动物物体体所所受受的的合合力力、合合力力做

10、做功功和和动动能变化的关系，正确的是能变化的关系，正确的是A如如果果物物体体所所受受的的合合力力为为零零，那那么么合合力力对对物物体体做做的的功功一定为零一定为零B如果合力对物体做的功为零，则合力一定为零如果合力对物体做的功为零，则合力一定为零C物物体体在在合合力力作作用用下下做做匀匀变变速速直直线线运运动动，则则动动能能在在一一段过程中变化量一定不为零段过程中变化量一定不为零D如如果果物物体体的的动动能能不不发发生生变变化化，则则物物体体所所受受合合力力一一定定是零是零 解解析析：功功是是力力与与物物体体在在力力的的方方向向上上发发生生的的位位移移的的乘乘积积，如如果果物物体体所所受受的的合

11、合力力为为零零，那那么么合合力力对对物物体体做做的的功功一一定定为为零零，A正正确确；如如果果合合力力对对物物体体做做的的功功为为零零，可可能能是是合合力力不不为为零零，而而是是物物体体在在力力的的方方向向上上的的位位移移为为零零，B错错误误；竖竖直直上上抛抛运运动动是是一一种种匀匀变变速速直直线线运运动动，在在上上升升和和下下降降阶阶段段经经过过同同一一位位置置时时动动能能相相等等，动动能能在在这这段段过过程程中中变变化化量量为为零零，C错错误误；动动能能不不变变化化，只只能能说说明明速速度度大大小小不不变变，但但速速度度方方向向有有可可能能变变化化，因因此此合力不一定为零，合力不一定为零，

12、D错误错误答案答案：A【针针对对训训练练】1.一一物物体体做做变变速速运运动动时时，下下列列说说法法正正确确的的有有()A合外力一定对物体做功，使物体动能改变合外力一定对物体做功，使物体动能改变B物体所受合外力一定不为零物体所受合外力一定不为零C合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D物体加速度一定不为零物体加速度一定不为零解解析析：物物体体的的速速度度发发生生了了变变化化，则则合合外外力力一一定定不不为为零零，加加速速度度也也一一定定不不为为零零，B、D正正确确；物物体体的的速速度度变变化化，可可能能是是大大小小不不变变，方方向向变变化化，故故动动能

13、能不不一一定定变变化化，合合外外力力不不一一定定做做功，功，A、C错误错误答案答案：BD如图所示，物体在离斜面底端如图所示，物体在离斜面底端5 m处由静止开始处由静止开始下滑，然后滑上由小圆弧连接的水平面上，若物体与斜面及下滑，然后滑上由小圆弧连接的水平面上，若物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为水平面的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为，斜面倾角为37.求物体能在水求物体能在水平面上滑行多远平面上滑行多远解析解析：解法一：分段法解法一：分段法对物体在斜面上和水平面上时受力分析如图所示对物体在斜面上和水平面上时受力分析如图所示物体下滑阶段物体下滑阶段FN1mgcos 37 故故Ff1FN1mgco

14、s 37 由动能定理得由动能定理得答案答案：3.5 m【题题后后总总结结】(1)应应用用动动能能定定理理解解题题时时必必须须明明确确所所研研究究的的运动过程运动过程(2)当当既既可可用用分分段段法法也也可可用用全全程程法法时时，一一般般说说来来全全程程法法简简捷捷(3)当物体做往复运动时，一般选用全程法当物体做往复运动时，一般选用全程法【针针对对训训练练】2.物物体体从从高高出出地地面面H处处由由静静止止自自由由落落下下，不不考考虑虑空空气气阻阻力力，落落至至沙沙坑坑表表面面后后又又进进入入沙沙坑坑h深深度度停停止止(如如图图所所示示)求求物物体体在在沙沙坑坑中中受到的平均阻力是其重力的多少倍

15、？受到的平均阻力是其重力的多少倍？解解析析：设设物物体体在在AB段段克克服服摩摩擦擦力力所所做做的的功功为为WAB，物物体体从从A到到C的全过程，根据动能定理，有：的全过程，根据动能定理，有：mgRWABmgR0所以所以WABmgRmgR(1)mgR.答案答案：D【针针对对训训练练】3.如如图图所所示示，物物体体沿沿一一曲曲面面从从A点点无无初初速速度度滑滑下下，滑滑至至曲曲面面的的最最低低点点B时时，下下滑滑高高度度为为5 m，若若物物体体的的质质量量为为1 kg，到到B点点时时的的速速度度为为6 m/s，则则在在下下滑滑过过程程中中，物物体克服阻力所做的功为多少？体克服阻力所做的功为多少？(g取取10 m/s2)答案答案：32 J