2019版人教物理必修二同步配套課件：第七章+機(jī)械能守恒定律+7.7 (共31.ppt)

1、7 7.動(dòng)能和動(dòng)能定理動(dòng)能和動(dòng)能定理 自我檢測(cè)自主閱讀 一、動(dòng)能 1.定義:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。 3.單位:和功的單位相同,在國(guó)際單位制中都是焦耳。這是因?yàn)? kgm2/s2=1 Nm=1 J。 4.動(dòng)能是標(biāo)量。 自我檢測(cè)自主閱讀 二、動(dòng)能定理 1.推導(dǎo):如圖所示,物體的質(zhì)量為m,在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的 作用下發(fā)生了一段位移l,速度由v1增加到v2。則力F做的功與物體 動(dòng)能變化的關(guān)系推導(dǎo)如下: 自我檢測(cè)自主閱讀 2.內(nèi)容:力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng) 能的變化。 4.適用范圍:既適用于恒力做功,也適用于變力做功;既適用于直 線運(yùn)動(dòng),也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。 自我檢測(cè)自

2、主閱讀 正誤辨析 (1)某物體的速度加倍,它的動(dòng)能也加倍。() 解析:由Ek=12mv2知,某物體的速度加倍,它的動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的4倍。 答案: (2)合外力為零,物體的動(dòng)能一定不會(huì)變化。() 答案: (3)合外力不為零,物體的動(dòng)能一定會(huì)變化。() 解析:合外力不為零,合外力做功可能為零,此時(shí)物體的動(dòng)能不會(huì)變 化。 答案: (4)物體的合外力做正功,則它的動(dòng)能一定增加。() 答案: 自我檢測(cè)自主閱讀 (5)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能不變,速度變化。 () 解析:由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向變化、大小不變,故做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)能保持不變,但速度變化。 答案: 探究一探究二探究三 對(duì)動(dòng)能及動(dòng)能

3、變化的理解對(duì)動(dòng)能及動(dòng)能變化的理解 情景導(dǎo)引 如圖是探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn),圖中A球的質(zhì)量 大于B球的質(zhì)量。讓小球從斜面上滾下,靜止在地面上的紙盒被碰 后,滑行一段距離停下來(lái)。由此實(shí)驗(yàn)?zāi)阏J(rèn)為物體的動(dòng)能可能與哪些 因素有關(guān)? 探究一探究二探究三 要點(diǎn)提示在此實(shí)驗(yàn)中,小球的高度代表了其速度的大小,讓小球 從同一高度滾下的目的是兩球到達(dá)水平面時(shí)能夠具有相同的速度。 甲與乙兩實(shí)驗(yàn)中兩球的質(zhì)量相同,到達(dá)底端的速度不同,根據(jù)被碰 紙盒的滑行距離可知,小球的動(dòng)能與其速度有關(guān);甲與丙兩實(shí)驗(yàn)中 兩球到達(dá)底端的速度相同,質(zhì)量不同,根據(jù)被碰紙盒的滑行距離可 知,小球的動(dòng)能與其質(zhì)量有關(guān)。 知識(shí)歸納知識(shí)歸納

4、1.動(dòng)能的“三性” (1)相對(duì)性:選取不同的參考系,物體的速度不同,動(dòng)能也不同,一般以 地面為參考系。 (2)標(biāo)量性:只有大小,沒(méi)有方向;只有正值,沒(méi)有負(fù)值。 (3)狀態(tài)量:動(dòng)能是表征物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (或某一時(shí)刻的速度)相對(duì)應(yīng)。 探究一探究二探究三 探究一探究二探究三 2.動(dòng)能變化量的理解 (1)表達(dá)式:Ek=Ek2-Ek1,即末動(dòng)能減初動(dòng)能。 (2)物理意義:Ek0,表示動(dòng)能增加;Ek0,表示動(dòng)能減 少;Ek=0,表示動(dòng)能不變。 (3)變化原因:物體動(dòng)能是因?yàn)楹贤饬ψ龉?。合外力做正?動(dòng)能 增加,合外力做負(fù)功則動(dòng)能減少。 (4)過(guò)程量:對(duì)應(yīng)物體從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的

5、動(dòng)能變化過(guò)程。 探究一探究二探究三 典例剖析典例剖析 【例1】 (多選)關(guān)于動(dòng)能的理解,下列說(shuō)法正確的是 () A.凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能 B.重力勢(shì)能可以為負(fù)值,動(dòng)能也可以為負(fù)值 C.一定質(zhì)量的物體,動(dòng)能變化時(shí),速度一定變化,但速度變化時(shí),動(dòng)能 不一定變化 D.動(dòng)能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài) 解析:動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量,所以運(yùn)動(dòng)的物體都具有 動(dòng)能,A正確;動(dòng)能不可能為負(fù)值,故B錯(cuò)誤;由于速度為矢量,當(dāng)方向 變化時(shí),若其速度大小不變,則動(dòng)能并不改變,故C正確;做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能不變,但并不處于平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。 答案:AC 探究一探究二探究三 規(guī)律方法規(guī)律方法 動(dòng)能與速度

6、的三種關(guān)系 (1)數(shù)值關(guān)系:Ek= mv2,速度v越大,動(dòng)能Ek越大。 (2)瞬時(shí)關(guān)系:動(dòng)能與速度均為狀態(tài)量,二者具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。 (3)變化關(guān)系:動(dòng)能是標(biāo)量,速度是矢量。當(dāng)動(dòng)能發(fā)生變化時(shí),物體 的速度(大小)一定發(fā)生了變化,當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí),可能僅是速度方 向的變化,物體的動(dòng)能可能不變。 探究一探究二探究三 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1(多選)在下列幾種情況中,甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的 是() A.甲的速度是乙的2倍,乙的質(zhì)量是甲的2倍 B.甲的質(zhì)量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍 C.甲的質(zhì)量是乙的4倍,乙的速度是甲的2倍 D.質(zhì)量相同,速度大小也相同,但甲向東運(yùn)動(dòng),乙向西運(yùn)動(dòng) 解析:動(dòng)能是狀態(tài)量,

7、它本身是一個(gè)標(biāo)量,沒(méi)有方向。根據(jù)動(dòng)能的 表達(dá)式Ek= mv2可知,如果甲的速度是乙的兩倍,質(zhì)量應(yīng)為乙的 ,故 A錯(cuò);同理可判斷B錯(cuò),C對(duì);又因動(dòng)能是標(biāo)量,沒(méi)有方向,所以只要二者 速度大小相等即可,故D對(duì)。 答案:CD 探究一探究二探究三 情景情景導(dǎo)引導(dǎo)引 足球運(yùn)動(dòng)員用力F踢出足球,足球的質(zhì)量為m,足球被踢出時(shí)的速度 為v,足球被踢出后在地面上運(yùn)動(dòng)了距離x停下。在這個(gè)過(guò)程中,足球 運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球做功了嗎?做了多少功? 要點(diǎn)提示做功。因x不是力F作用時(shí)間內(nèi)的位移,做的功不等于Fx。 由動(dòng)能定理求得人對(duì)球做的功W= mv2。 對(duì)動(dòng)能定理的正確理解對(duì)動(dòng)能定理的正確理解 探究一探究二探究三 知識(shí)歸納 對(duì)動(dòng)

8、能定理的理解 探究一探究二探究三 探究一探究二探究三 典例剖析典例剖析 【例2】下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力做功和動(dòng)能變化的 關(guān)系,正確的是() A.如果物體所受的合力為零,那么合力對(duì)物體做的功一定為零 B.如果合力對(duì)物體做的功為零,則合力一定為零 C.物體在合力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng),則動(dòng)能在一段過(guò)程中變化 量一定不為零 D.如果物體的動(dòng)能不發(fā)生變化,則物體所受合力一定是零 探究一探究二探究三 解析:功是力與物體在力的方向上發(fā)生的位移的乘積,如果物體 所受的合力為零,那么合力對(duì)物體做的功一定為零,A正確;如果合 力對(duì)物體做的功為零,可能是合力不為零,而是物體在合力的方向 上的位移為零,B

9、錯(cuò)誤;豎直上拋運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng),在物 體上升和下降階段經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)動(dòng)能相等,動(dòng)能在這段過(guò)程中變 化量為零,C錯(cuò)誤;動(dòng)能不變化,只能說(shuō)明速度大小不變,但速度方向 有可能變化,因此合力不一定為零,D錯(cuò)誤。 答案:A 規(guī)律方法規(guī)律方法 (1)動(dòng)能是標(biāo)量,物體的速度變化時(shí),動(dòng)能不一定變化。 (2)功是物體動(dòng)能變化的原因,合外力做正功,物體動(dòng)能增加;合外 力做負(fù)功,物體動(dòng)能減少。 探究一探究二探究三 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2(多選)質(zhì)量為m的小車(chē)在水平恒力F推動(dòng)下,從山坡(粗 糙)底部A處由靜止起運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B,獲得速度為v,AB之間的 水平距離為x,重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是() A.

10、小車(chē)克服重力所做的功是mgh 探究一探究二探究三 答案:ABD 探究一探究二探究三 情景情景導(dǎo)引導(dǎo)引 如圖所示,質(zhì)量為m的小球以初速度v0從山坡底部A處恰好沖上高為 h的坡頂B,請(qǐng)思考: (1)小球運(yùn)動(dòng)中哪些力做了功? (2)如何求得小球克服阻力做的功? 要點(diǎn)提示(1)小球受的重力和阻力都對(duì)小球做了負(fù)功,支持力不做功。 (2)根據(jù)動(dòng)能定理-mgh-Wf= 可求得小球克服阻力做的功。 動(dòng)能定理的應(yīng)用動(dòng)能定理的應(yīng)用 探究一探究二探究三 知識(shí)歸納知識(shí)歸納 1.應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性 (1)物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過(guò)程中,物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)軌跡、 做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮,使分析

11、簡(jiǎn)化。 (2)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律時(shí),涉及的有關(guān)物理量比較多, 對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的細(xì)節(jié)也要仔細(xì)研究,而應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮合外力 做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能,并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程合并為 一個(gè)全過(guò)程來(lái)處理。 探究一探究二探究三 2.應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟 (1)選取研究對(duì)象(通常是單個(gè)物體),明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 (2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,明確各力做功的情況,即是否做功? 做正功還是負(fù)功?用已知量、未知量怎樣表示?求出各力做功的代 數(shù)和。 (3)明確物體在初、末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1、Ek2。 (4)列出動(dòng)能定理的方程W=Ek2-Ek1,結(jié)合其他必要的解題方程求 解。 探究一探究二探究三

12、典例剖析典例剖析 【例3】如圖所示,一只20 kg的狗拉著一個(gè)80 kg的雪橇以3 m/s的 速度沖上坡度為的斜坡。已知sin = ,斜坡對(duì)雪橇的摩擦阻力 恒為20 N,狗拉雪橇上坡時(shí)的加速度為0.2 m/s2,經(jīng)過(guò)10 s拉雪橇的套 繩突然斷開(kāi),雪橇剛好能沖上坡頂。求斜坡長(zhǎng)。(g取10 m/s2) 探究一探究二探究三 解析:套繩斷時(shí),雪橇和狗的速度為 v=v0+at=(3+0.210) m/s=5 m/s 套繩斷時(shí),雪橇通過(guò)的坡長(zhǎng)為x1=v0t+ at2=40 m 套繩斷開(kāi)后,設(shè)雪橇在斜坡上滑行x2停下。套繩斷后雪橇受重力、 支持力、阻力,其中重力做功WG=-Mgsin x2,WN=0,WF

13、f=-Ffx2。則 由動(dòng)能定理有-(Mgsin +Ff)x2=0- Mv2,可得x2=10 m 所以,斜坡的長(zhǎng)度x=x1+x2=40 m+10 m=50 m。 答案:50 m 探究一探究二探究三 規(guī)律方法規(guī)律方法 應(yīng)用動(dòng)能定理應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)動(dòng)能定理的研究對(duì)象可以是單一物體,或者是可以看作一物體 的物體系統(tǒng)。 (2)動(dòng)能定理是求解物體的位移或速率的簡(jiǎn)捷公式。 (3)若過(guò)程包含了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的分過(guò)程,既可分段考慮也可 整個(gè)過(guò)程考慮。 (4)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí),必須明確各力做功的正、負(fù)。當(dāng)一個(gè)力做負(fù) 功時(shí),可設(shè)物體克服該力做功為W,將該力做功表達(dá)為-W,也可以直 接用字母W表示該力做功,使其字

14、母本身含有負(fù)號(hào)。 探究一探究二探究三 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3(2018全國(guó))如圖,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜 止開(kāi)始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度。木箱獲得的動(dòng)能一 定() A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 解析:設(shè)拉力、克服摩擦力做功分別為WT、Wf,木箱獲得的動(dòng)能 為Ek,根據(jù)動(dòng)能定理可知,WT-Wf=Ek,則EkWT,選項(xiàng)A正確。 答案:A 123 1.關(guān)于動(dòng)能的概念,下列說(shuō)法中正確的是() A.物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能 B.運(yùn)動(dòng)物體具有的能叫動(dòng)能 C.運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量越大,其動(dòng)能一定越大 D.速度較大的物體,具有的動(dòng)能一定較大 解析:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能,但是運(yùn)動(dòng)的物體可以具有 多種能量,如重力勢(shì)能、內(nèi)能等,故A正確,B錯(cuò)誤;由公式Ek= mv2可 知,動(dòng)能既與m有關(guān),又與v有關(guān),C、D均錯(cuò)。 答案:A 123 2.(多選)一質(zhì)量為0.1 kg的小球,以5 m/s的速度在光滑水平面上勻速 運(yùn)動(dòng),與豎直墻壁碰撞后以原速率反彈,若以彈回的速度方向?yàn)檎?方向,則小球碰撞過(guò)程中的速度