金榜名师春季高中物理人教必修二配套动能和动能定理.pptx

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1、学习学习目标目标 1.1.知知道道动动能能的的概概念念及及定定义义式式,会会比比较较、计计算算物物体体的的动能。动能。2.2.理理解解动动能能定定理理的的推推导导过过程程,理理解解动动能能定定理理的的含含义义,知道动能定理的适用范围。知道动能定理的适用范围。3.3.能用动能定理进行相关分析与计算。能用动能定理进行相关分析与计算。第1页/共57页一、动能1.大小:Ek=。2.单位:国际单位制单位为_,1 J=1_=1_。3.标矢性:动能是_(A.矢量B.标量),只有_。焦耳Nmkgm2/s2B大小第2页/共57页【自我思悟】1.影响物体动能大小的因素有哪些?提示:动能是由于物体的运动而具有的能量

2、,它的大小与物体的质量和运动速度有关。2.动能会出现负值吗?提示:由于动能的计算式为Ek=mv2,故由此算出的动能不会出现负值。第3页/共57页二、动能定理1.推导:如图所示,物体的质量为m,在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移l,速度由v1增加到v2,此过程力F做的功为W。maFl2al第4页/共57页2.内容:力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中_。3.表达式:W=_。4.适用范围:既适用于恒力做功也适用于_;既适用于直线运动也适用于_。动能的变化Ek2-Ek1变力做功曲线运动第5页/共57页【自我思悟】1.“辽宁”舰上舰载机歼-15起飞过程中,飞机的合外力做正功还是

3、负功?提示:舰载机起飞过程中动能增加,飞机的合外力做正功。第6页/共57页2.物体下落时,随着速度的增大,所受空气阻力也逐渐增大,该过程动能定理还适用吗?提示:适用。第7页/共57页一、对动能、动能定理的理解 深化理解1.对动能的理解:(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)状态量: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。第8页/共57页2.对动能变化量的理解:(1)物体动能的变化量是末动能与初动能之差,表达式:Ek=Ek2-Ek1。(2)Ek0,表示物体的动

4、能增加;EkEkBC.EkAEkB D.因运动方向不同,无法比较动能【解析】选A。根据Ek=mv2知,EkA=25J,EkB=25J,而且动能是标量,所以EkA=EkB,A项正确。第16页/共57页2.(2014巴蜀高一检测)运动员把质量是500g的足球由静止踢出后,某人观察它在空中的运动情况,估计上升的最大高度是10m,在最高点的速度为20m/s,请你根据这个估计运动员在踢足球时对足球做的功为()A.100JB.150JC.0JD.200J第17页/共57页【解析】选B。由题意知重力做功WG=-mgh=-0.51010J=-50 J。根据动能定理,W+WG=mv2,故运动员做功W=mv2-W

5、G=0.5202J-(-50J)=150J,B正确。第18页/共57页【变式训练】1.(2013成都高一检测)在水平路面上,有一辆以36 km/h行驶的客车,在车厢后座有一位乘客甲,把一个质量为4 kg的行李以相对客车5 m/s的速度抛给前方座位的另一位乘客乙,则行李的动能是()A.500 JB.200 JC.450 JD.900 J第19页/共57页【解析】选C。行李相对地面的速度v=v车+v相对=15 m/s,所以行李的动能Ek=mv2=450 J,选项C正确。第20页/共57页2.物体A和B质量相等,A置于光滑的水平面上,B置于粗糙水平面上,开始时都处于静止状态。在相同的水平力作用下移动

6、相同的距离,则()A.力F对A做功较多,A的动能较大B.力F对B做功较多,B的动能较大C.力F对A和B做功相同,A和B的动能相同D.力F对A和B做功相同,但A的动能较大第21页/共57页【解析】选D。因为力F及物体位移相同,所以力F对A、B做功相同,但由于B受摩擦力的作用,合外力对B做的总功小于合外力对A做的总功,根据动能定理移动相同的距离后,A的动能较大。第22页/共57页【素养升华】动能与速度的关系(1)数值关系:Ek=mv2,速度v越大,动能Ek越大。(2)瞬时关系:动能和速度均为状态量,二者具有瞬时对应关系。(3)变化关系:动能是标量,速度是矢量。当动能发生变化时,物体的速度(大小)一

7、定发生了变化,当速度发生变化时,可能仅是速度方向的变化,物体的动能可能不变。第23页/共57页二、动能定理的应用 规律方法1.应用动能定理解题的步骤:(1)确定研究对象和研究过程(研究对象一般为单个物体或相对静止的物体组成的系统)。(2)对研究对象进行受力分析(注意哪些力做功或不做功)。(3)确定合外力对物体做的功(注意功的正负)。(4)确定物体的初、末动能(注意动能增量是末动能减初动能)。(5)根据动能定理列式、求解。第24页/共57页2.动能定理与牛顿运动定律运动学公式结合法解题的比较:牛顿运动定律运动牛顿运动定律运动学公式结合法学公式结合法动能定理动能定理适用适用条件条件只只能能研研究究

8、在在恒恒力力作作用用下下物体做直线运动的情况物体做直线运动的情况对对于于物物体体在在恒恒力力或或变变力力作作用用下下,物物体体做做直直线线运运动动或或曲曲线运动均适用线运动均适用应用应用方法方法要要考考虑虑运运动动过过程程的的每每一一个细节个细节只只考考虑虑各各力力的的做做功功情情况况及及初、末状态的动能初、末状态的动能运算运算方法方法矢量运算矢量运算代数运算代数运算相同相同点点确定研究对象确定研究对象,对物体进行受力分析和运动过程分析对物体进行受力分析和运动过程分析第25页/共57页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。第26页/共57页

9、3.应用技巧:(1)做变加速运动或曲线运动的物体常用动能定理研究。(2)当不涉及加速度、时间的计算时,做匀变速直线运动的物体也常用动能定理研究。(3)变力做功、多过程等问题可用动能定理分析、计算。第27页/共57页【微思考】(1)如何利用动能定理理解:做匀速圆周运动的物体的向心力不做功?提示:做匀速圆周运动的物体的向心力就是其合外力,而匀速圆周运动的动能不变,根据动能定理,做匀速圆周运动的物体的向心力不做功。第28页/共57页(2)将某物体斜向上抛出,若忽略空气阻力,它的速度大小怎么变化?提示:物体只受重力作用,上升和下降过程中合力分别做负功和正功,故物体的速度先减小后增大。第29页/共57页

10、【题组通关】【示范题】(2014重庆高一检测)AB是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,在下端B与水平直轨平滑相切,如图所示。一小木块自A点起由静止开始沿轨道下滑,最后停在C点。已知圆轨道半径为R,小木块的质量为m,水平直轨道的动摩擦因数为。(小木块可视为质点)试求:(1)小木块经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时,所受轨道支持力FNB、FNC各是多大?(2)B、C两点之间的距离x是多大?第30页/共57页【解题探究】(1)小木块经过圆弧轨道上的B点时,合力的方向指向哪?提示:若将B点看作圆弧轨道上的点,小木块经过B点时做圆周运动,合力为向心力,方向竖直向上。(2)若木块经B点时的速度为v,则向

11、心力可写为 。第31页/共57页【规范解答】(1)设小木块经B点时的速度为v,由动能定理得mgR=mv2根据牛顿第二定律FNB-mg=,解得FNB=3mg。小木块在C点时处于静止状态,故FNC=mg(2)由A到C,根据动能定理得mgR-mgx=0,所以x=答案:(1)3mgmg(2)第32页/共57页【通关1+1】1.(2014温州高一检测)篮球比赛中一运动员在某次投篮过程中对篮球做功为W,出手高度为h1,篮筐距地面高度为h2,球的质量为m,不计空气阻力,则篮球进筐时的动能为()A.W+mgh1-mgh2B.mgh2-mgh1-WC.mgh1+mgh2-WD.W+mgh2-mgh1第33页/共

12、57页【解析】选A。投篮过程中,篮球上升的高度h=h2-h1,根据动能定理得W-mgh=Ek-0,故篮球进筐时的动能Ek=W-mg(h2-h1)=W+mgh1-mgh2,A正确。第34页/共57页2.如图所示,一根长为l1的橡皮条和一根长为l2的绳子(l1l2)悬于同一点,橡皮条的另一端系一A球,绳子的另一端系一B球,两球质量相等,现从悬线水平位置(绳拉直,橡皮条保持原长)将两球由静止释放,当两球摆至最低点时,橡皮条的长度与绳子长度相等,此时两球速度的大小为()A.B球速度较大 B.A球速度较大C.两球速度相等 D.不能确定第35页/共57页【解析】选A。根据动能定理得,对A和橡皮条系统:mg

13、l2-W=其中W为橡皮条对A做的功。对B:mgl2=显然vAvB,故A正确。第36页/共57页3.如图所示,在水平桌面上的A点有一个质量为m的物体以初速度v0被抛出,不计空气阻力,当它到达B点时,其动能为()A.mv02+mgH B.mv02+mghC.mv02-mgh D.mv02+mg(H-h)第37页/共57页【解析】选B。由A到B,合外力对物体做的功W=mgh,物体的动能变化Ek=Ek-mv02,根据动能定理W=Ek得物体在B点的动能Ek=mv02+mgh,B正确。第38页/共57页【变式训练】质量为8 g的子弹以400 m/s的速度水平射入厚为5 cm的木板,射出后的速度为100 m

14、/s,求子弹克服阻力所做的功以及子弹受到的平均阻力的大小。第39页/共57页【解析】子弹射入木板的过程中,在竖直方向受到的重力和支持力的作用互相抵消,在水平方向受到阻力Ff,根据动能定理得答案:600 J1.2104N第40页/共57页【素养升华】解决动力学问题的技巧(1)通常情况下,某问题若涉及时间或过程的细节,要用牛顿运动定律运动学公式结合法去解决;(2)某问题若不考虑具体细节、状态或时间,一般要用动能定理去解决。第41页/共57页【资源平台】备选角度:动能定理与功率的综合问题【示范题】(2012江苏高考)如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球。在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖

15、直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大,后减小D.先减小,后增大第42页/共57页【标准解答】选A。小球上升的过程中,重力做负功,水平拉力F做正功,由动能定理WF-WG=mv2-mv2=0知WF=WG,即拉力做的功和重力做的功总是相等的,则拉力做功的功率和重力做功的功率也总是相等的。小球上摆过程中,竖直方向速度一直增大,重力的功率P=mgv竖一直增大,所以拉力做功的功率也是逐渐增大的。故选A。第43页/共57页动能定理在多过程问题中的应用【案例剖析】(2013吉林高一检测)如图所示,质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落,落到地面

16、进入沙坑 停止,则(1)钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍?(2)若让钢珠进入沙坑 ,则钢珠在h处的动能应为多少?设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。第44页/共57页【精讲精析】(1)取钢珠为研究对象,对它的整个运动过程,由动能定理得W=WF+WG=Ek=0。取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参考平面,则重力的功WG=mgh,阻力的功WF=-Ffh,代入得 mgh-Ffh=0,故有 =11。即所求倍数为11。(2)设钢珠在h处的动能为Ek,则对钢珠的整个运动过程,由动能定理得W=WF+WG=Ek,进一步展开为答案:(1)11(2)第45页/共57页【名师指津】多过程问题中动能

17、定理的应用技巧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。第46页/共57页(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。第47页/共57页【自我小测】1.(2013长春高一检测)水平面上的一个质量为m的物体,在一水平恒力F作用下,由静

18、止开始做匀加速直线运动,经过位移s后撤去F,又经过位移2s后物体停了下来,则物体受到的阻力大小应是()A.B.2FC.D.3F第48页/共57页【解析】选C。根据动能定理,撤力前过程中,(F-Ff)s=mv2;撤力后过程中,-Ff2s=-mv2。由以上两式,解得:Ff=F,故C正确。第49页/共57页2.如图所示,AB为 圆弧轨道,BC为水平直轨道,圆弧的半径为R,BC的长度也是R。一质量为m的物体,与两个轨道间的动摩擦因数都为,当它由轨道顶端A从静止开始下落时,恰好运动到C处停止,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为()第50页/共57页【解析】选D。设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB

19、,BC段摩擦力做功-mgR。故物体从A运动到C的全过程,由动能定理得mgR-WAB-mgR=0解得WAB=mgR-mgR=(1-)mgR,故D正确。第51页/共57页3.如图所示,物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑,然后滑上由小圆弧与斜面连接的水平面上,若物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为0.4,斜面倾角为37。求物体能在水平面上滑行的距离。第52页/共57页【解析】对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示,设物体到斜面底端时的速率为v,物体下滑阶段FN1=mgcos37,故Ff1=FN1=mgcos37。由动能定理得:mgsin37l1-mgcos37l1=mv2-0设物体在水平面上运动过程前进的距离为l2,摩擦力Ff2=FN2=mg第53页/共57页由动能定理得:-mgl2=0-mv2由两式可得l2=3.5m答案:3.5m第54页/共57页第55页/共57页第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页