魯科版高中物理必修二 第二章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 21 動(dòng)能的改變 課件(共41張PPT)2

1、一、一、 動(dòng)能動(dòng)能 運(yùn)動(dòng)的物體可以做功，運(yùn)動(dòng)的物體可以做功，物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能。叫動(dòng)能。（人類利用動(dòng)能做功已有很（人類利用動(dòng)能做功已有很長(zhǎng)的歷史。）長(zhǎng)的歷史。）問(wèn)題1：物體的動(dòng)能大小跟物體的動(dòng)能大小跟哪些因素有關(guān)？哪些因素有關(guān)？由實(shí)驗(yàn)得出由實(shí)驗(yàn)得出：動(dòng)能的大小跟：動(dòng)能的大小跟物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)速度v有關(guān)。有關(guān)。 m越大、越大、v越大，動(dòng)能越大，動(dòng)能就越大。就越大。一 探究動(dòng)能的表達(dá)式：1、動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能2 公式：2kmv21E 3、物體的動(dòng)能等于物體的質(zhì)量與物體速度的二次方的乘積的一半4、物理意義：描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理

2、量，動(dòng)能是標(biāo)量，且恒為正值，具有瞬時(shí)性5 單位：焦耳( J )例題 我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為173173 kg kg，軌道速度為，軌道速度為7.2km/s,7.2km/s,求它的動(dòng)能是多少求它的動(dòng)能是多少? ?J J1 10 04 4. .4 48 8) )J J1 10 0( (7 7. .2 21 17 73 32 21 1E E9 93 3k k解：根據(jù)解：根據(jù) 得，得，2kmv21E衛(wèi)星動(dòng)能：衛(wèi)星動(dòng)能：例題：關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法是正確的關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法是正確的 （ ）A A、動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)的、動(dòng)能是機(jī)

3、械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)的 物體都具有動(dòng)能物體都具有動(dòng)能B B、動(dòng)能總是正值、動(dòng)能總是正值C C、一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定、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)能不一定變化變化；但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化D D、動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)、動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)A B CA B C問(wèn)題探究問(wèn)題探究3：1 1一質(zhì)量為一質(zhì)量為2kg2kg的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)A A點(diǎn)時(shí)的速度為點(diǎn)時(shí)的速度為10m/s10m/s，到達(dá)，到達(dá)B B點(diǎn)時(shí)的速度是點(diǎn)時(shí)的速度是20m/s20m/s，求，求: : (1) (1) 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)A

4、 A、B B兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是多少兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是多少? ? (2) (2) 從從A A到到B B動(dòng)能變化了多少動(dòng)能變化了多少? ? (3) (3) 從從A A到到B B的過(guò)程中重力做了多少功的過(guò)程中重力做了多少功? ? (4) (4) 從從A A到到B B的過(guò)程中重力做功與動(dòng)能的變化的過(guò)程中重力做功與動(dòng)能的變化關(guān)系如何？關(guān)系如何？解解（1 1）由）由 得得 2kmv21E 在在A A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：100JJ10221E2k1在在B B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：400JJ20221E2k2（2 2）從）從A A到到B B動(dòng)能的變化量為：動(dòng)能的變化量為：300JEEE12kkk

5、（4 4）相等。即）相等。即300JEEW12kk300J15J102GhFSW（3 3）由）由 得，得， ABAB過(guò)程重力做功為：過(guò)程重力做功為：SFW一 探究動(dòng)能的表達(dá)式：?jiǎn)栴}2：設(shè)物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F的作用下發(fā)生一段位移，速度由v1增加到v2，如圖所示。試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，推導(dǎo)出力F對(duì)物體做功的表達(dá)式。 一 探究動(dòng)能的表達(dá)式：l推導(dǎo)功推導(dǎo)功W=W=？21222121mvmvW問(wèn)題3：教材上說(shuō)“ ”很可能是一個(gè)具有特殊意義的物理量，為什么這樣說(shuō)？問(wèn)題探究問(wèn)題探究4 4： 質(zhì)量為質(zhì)量為m m的物體在水平方向上受到恒定的物體在水平方向上受到恒定的牽引力的牽引力

6、F F和阻力和阻力f f作用，經(jīng)作用，經(jīng)A A處時(shí)的動(dòng)能處時(shí)的動(dòng)能為為 ，發(fā)生一段位移，發(fā)生一段位移S S后到達(dá)位置后到達(dá)位置B B時(shí)時(shí)的動(dòng)能的動(dòng)能 ，請(qǐng)利用牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)，請(qǐng)利用牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式試推導(dǎo)在這過(guò)程中，力對(duì)物體做功與公式試推導(dǎo)在這過(guò)程中，力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系。物體動(dòng)能的變化關(guān)系。22mv2121mv21外力對(duì)物體做的總功為：外力對(duì)物體做的總功為：解：解：f f做功為：做功為：fSW1F F做功為：做功為：FSW212kk2122合EEmv21mv21W由由 得：得：SFSf)(FWWW合21合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：2avvS2122 牛頓第二定律：牛頓第二定律：

7、maF合動(dòng)能定理12kkEEW合2 表達(dá)式：1 內(nèi)容：合力所做的功等于物體動(dòng)能的變化3 適用條件：恒力做功或變力做功曲線運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)單個(gè)物體或幾個(gè)物體一個(gè)過(guò)程或全過(guò)程注意點(diǎn)注意點(diǎn): :“=”“=”是數(shù)值上相等是數(shù)值上相等, ,而不是就是而不是就是做功引起能的變化做功引起能的變化l對(duì)于功與能的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是對(duì)于功與能的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是（ ）lA A、功就是能，能就是功、功就是能，能就是功lB B、功可以變成能，能可以變成功、功可以變成能，能可以變成功lC C、做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程、做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程lD D、功是能量的量度、功是能量的量度C C 例：某同學(xué)從

8、高為h 處以速度v0 水平投出一個(gè)質(zhì)量為m 的鉛球,求鉛球落地時(shí)速度大小。 分析與解：鉛球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)只有重力做功，動(dòng)能增加。設(shè)鉛球的末速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理有 2022121mvmvmgh 化簡(jiǎn)得化簡(jiǎn)得 2 g h= v 2-v02 ghvv220v0vmg應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：確定確定研究對(duì)象研究對(duì)象，畫出草圖；，畫出草圖；分析物體的分析物體的受力情況受力情況，分析各力做功分析各力做功的情況的情況；確定物體的確定物體的初、末狀態(tài)初、末狀態(tài)；明確；明確初、末初、末狀態(tài)的動(dòng)能狀態(tài)的動(dòng)能列式求解；列式求解；對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析討論。對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析討論。例例: :一架噴

9、氣式飛機(jī)，質(zhì)量一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m m =5=510103 3kgkg，起飛，起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑的路程為過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑的路程為s =5.3=5.310102 2m m時(shí)，達(dá)到起飛的速度時(shí)，達(dá)到起飛的速度 v =60m/s=60m/s，在此過(guò)程中，在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.020.02倍倍（k=0.02），求飛機(jī)受到的牽引力。，求飛機(jī)受到的牽引力。v0=0m/sv=60m/sFfNG解法一：飛機(jī)解法一：飛機(jī)受到受到重力重力G G、支持力、支持力N N、牽引、牽引力力F F 和阻力和阻力f f 作用，這四個(gè)力做的作用，這四個(gè)力做的功功分

10、分別為別為W WG G=0=0，W WN N=0=0，W WF F=Fs=Fs，W Wf f=-kmgs=-kmgs. .0mv21kmgsFs2N42101.82svmkmgFv0=0m/sv=60m/sFfNGN422222101.82svmkmgF2svmkmgF2sva2as0v makmg-FF 由上兩式 由設(shè)二合 根根據(jù)據(jù)牛牛頓頓第第二二定定律律 的的作作用用。支支持持力力、牽牽引引力力和和阻阻力力，受受到到重重力力、飛飛機(jī)機(jī)做做勻勻加加速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)：解解法法v0=0m/sv=60m/sFfNG動(dòng)能定理與牛頓第二定律的區(qū)別動(dòng)能定理與牛頓第二定律的區(qū)別 牛頓第二定律是牛頓第二

11、定律是矢量式矢量式，反映的是力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系； 動(dòng)能定理是動(dòng)能定理是標(biāo)量式標(biāo)量式，反映做功過(guò)程中功與始末狀態(tài)動(dòng)能增量的關(guān)系。 一人用平均一人用平均100100牛的力把牛的力把2Kg2Kg足球以足球以10m/s10m/s踢出踢出, ,水平飛出水平飛出100100米米, ,求此人求此人對(duì)球做功對(duì)球做功練習(xí)練習(xí)1一輛質(zhì)量一輛質(zhì)量m m、速度為、速度為v vo o的汽車在關(guān)閉發(fā)的汽車在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后于水平地面滑行了距離動(dòng)機(jī)后于水平地面滑行了距離L L后停了后停了下來(lái)。試求汽車受到的阻力。下來(lái)。試求汽車受到的阻力。練習(xí)練習(xí)2小結(jié)：小結(jié)： 一、動(dòng)能一、動(dòng)能 1 1、定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做、定

12、義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做 動(dòng)能動(dòng)能 2 2、表達(dá)式：、表達(dá)式：E EK K = 1/2MV= 1/2MV2 2 二、動(dòng)能定理二、動(dòng)能定理 1 1、內(nèi)容：合力所做的功等于物體動(dòng)能的變、內(nèi)容：合力所做的功等于物體動(dòng)能的變化化 2 2、表達(dá)式：、表達(dá)式：W=1/2MVW=1/2MV2 22 2-1/2MV-1/2MV1 12 2第第1 1節(jié)動(dòng)能動(dòng)能定理節(jié)動(dòng)能動(dòng)能定理第第2 2課時(shí)課時(shí)應(yīng)用動(dòng)能定理解題步驟：應(yīng)用動(dòng)能定理解題步驟：l動(dòng)能定理的表達(dá)式是個(gè)標(biāo)量方程，一般以動(dòng)能定理的表達(dá)式是個(gè)標(biāo)量方程，一般以地面為參考系，凡是與位移相關(guān)的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)地面為參考系，凡是與位移相關(guān)的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，一般都可

13、以應(yīng)用動(dòng)能定理求解。應(yīng)用動(dòng)問(wèn)題，一般都可以應(yīng)用動(dòng)能定理求解。應(yīng)用動(dòng)定理解題的一般步聚：定理解題的一般步聚：l選擇研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析；選擇研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析；l分析各力做功的情況；分析各力做功的情況；l確定研究過(guò)程（有時(shí)有幾個(gè)過(guò)程）的初、確定研究過(guò)程（有時(shí)有幾個(gè)過(guò)程）的初、末態(tài)；末態(tài)；l根據(jù)動(dòng)能定理列方程求解。根據(jù)動(dòng)能定理列方程求解。例例1 1 質(zhì)量為質(zhì)量為m=3kgm=3kg的物體與水平地面之間的動(dòng)的物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)摩擦因數(shù)=0.2=0.2，在水平恒力，在水平恒力F=9NF=9N作用下起動(dòng)，作用下起動(dòng)，如圖所示。當(dāng)如圖所示。當(dāng)m m位移位移s s1 1=8m=8m時(shí)撤去推

14、力時(shí)撤去推力F F，試問(wèn)：，試問(wèn)：還能滑多遠(yuǎn)？還能滑多遠(yuǎn)？(g(g取取10m/s10m/s2 2) ) 分析：物體分析：物體m m所受重力所受重力G G、支持力、支持力N N、推力、推力F F、滑動(dòng)摩擦力、滑動(dòng)摩擦力f f均均為恒力，因此物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；撤去為恒力，因此物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；撤去F F后，物體做勻減速后，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)因此，可用牛頓定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解直線運(yùn)動(dòng)因此，可用牛頓定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解 物體在動(dòng)力物體在動(dòng)力F F和阻力和阻力f f作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，G G和和N N不做功，不做功，F(xiàn) F做正功，做正功，f f做負(fù)功，因此，也可以用動(dòng)能

15、定理求解做負(fù)功，因此，也可以用動(dòng)能定理求解解法一：用牛頓定律和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)撤去解法一：用牛頓定律和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)撤去F F推力前、后推力前、后物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別為物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別為aFfmFmgm1 9023103122./ m sm safmm sm s222000231032 ./ m m在勻加速運(yùn)動(dòng)階段的末速度為在勻加速運(yùn)動(dòng)階段的末速度為va sm sm s11 1222184 /，則而停住，后，滑行撤去0=vsFt2svvammt221222016224將上兩式相加，得解解法法二二：對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的前后兩段分別用動(dòng)能定理，則有W =EkFs - fs =12mv -0111

16、2- fs = 0-122mv12答：撤去動(dòng)力答：撤去動(dòng)力F F后，物體后，物體m m還能滑還能滑4m4m遠(yuǎn)遠(yuǎn) Fs - fs - fs = 0112fs =F-fs21（）s =F- ff2s14m8m1032 . 01032 . 09可否對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理？可否對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理？kE=WW +W = E- EFfktk0Fs +- fs +s= mv / 2- mv / 2112t202（）（）Fs - fs + s= 0-0112（）s =Fs= 4m21 fsf1練習(xí)練習(xí)1：質(zhì)量為質(zhì)量為m m的物體從以速度的物體從以速度v v0 0豎直向上拋出，物豎直向上拋出，物體落回地面時(shí)，速度大

17、小為體落回地面時(shí)，速度大小為3v3v0 0/4/4。（設(shè)物體在運(yùn)。（設(shè)物體在運(yùn)動(dòng)中所受空氣阻力大小不變），求：動(dòng)中所受空氣阻力大小不變），求： （1 1）物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力）物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力f f的大小。的大小。 （2 2）物體以初速度）物體以初速度2v2v0 0豎直向上拋出時(shí)，上升豎直向上拋出時(shí)，上升的最大高度的最大高度H H。如物體與地面碰撞過(guò)程中無(wú)能量損。如物體與地面碰撞過(guò)程中無(wú)能量損失，求物體運(yùn)動(dòng)的總路程失，求物體運(yùn)動(dòng)的總路程S S。7g50v16g25v257mg2020S (2)H f (1)答案：練習(xí)2： 如圖所示，斜面的傾角為如圖所示，斜面的傾角為，質(zhì)量為，質(zhì)

18、量為m m的的滑塊距擋板滑塊距擋板P P為為s s0 0，滑塊以初速度，滑塊以初速度v v0 0沿斜面上沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為?；瑝K所?；瑝K所受摩擦力小于滑塊沿斜面的下滑力。若滑塊每受摩擦力小于滑塊沿斜面的下滑力。若滑塊每次與擋板相碰均無(wú)機(jī)械能損失，求滑塊經(jīng)過(guò)的次與擋板相碰均無(wú)機(jī)械能損失，求滑塊經(jīng)過(guò)的路程路程s s。gcossingSvS02021答案： 某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下，下落某消防隊(duì)員從一平臺(tái)上跳下，下落2m2m后后雙腳觸地，接著他用雙腿彎屈的方法緩沖，使雙腳觸地，接著他用雙腿彎屈的方法緩沖，使自身重心又下降了自身重心又下降了0 05m5

19、m，在著地過(guò)程中地面，在著地過(guò)程中地面對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)為自身所受重力的對(duì)他雙腳的平均作用力估計(jì)為自身所受重力的 A A2 2倍倍 B B5 5倍倍 C C8 8倍倍 D D1010倍倍答案答案:B:B練習(xí)3例2：一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m的小球，用長(zhǎng)為的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng) L的輕繩懸掛的輕繩懸掛于天花板上，小球在水平力于天花板上，小球在水平力F F的作用下，從平的作用下，從平衡位置衡位置P P點(diǎn)緩慢地移到點(diǎn)緩慢地移到Q Q點(diǎn)，此時(shí)繩子轉(zhuǎn)過(guò)了點(diǎn)，此時(shí)繩子轉(zhuǎn)過(guò)了角，如圖所示，則角，如圖所示，則F F做的功為（做的功為（ ） A AmgLcos mgLcos B BmgL(1mgL(1cos)cos

20、)C CFLsin FLsin D DFLFL答案：答案：B B例例3 3一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為2kg2kg的物體靜止在水平面上，的物體靜止在水平面上，一個(gè)水平恒力一個(gè)水平恒力F F推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)了推動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)了10s10s，然后撤去，然后撤去推力推力F F，物體又滑行了，物體又滑行了5s5s才停下來(lái)，物體運(yùn)動(dòng)的才停下來(lái)，物體運(yùn)動(dòng)的vtvt圖像如圖所示，則推力圖像如圖所示，則推力F F做的功和摩擦力在做的功和摩擦力在后后5s5s內(nèi)做的功分別為多少？?jī)?nèi)做的功分別為多少？ 答案：答案：2700J例5： 如圖所示，在一塊水平放置的光滑板面中心如圖所示，在一塊水平放置的光滑板面中心開(kāi)一小孔開(kāi)一小孔O O，

21、穿過(guò)一根細(xì)繩，細(xì)繩的一端用力，穿過(guò)一根細(xì)繩，細(xì)繩的一端用力F F的向下的向下拉，另一端系一小球，并使小球在板面上以半徑拉，另一端系一小球，并使小球在板面上以半徑r r做勻做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)開(kāi)始緩慢地增大拉力速圓周運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)開(kāi)始緩慢地增大拉力F F，使小球的運(yùn)動(dòng)，使小球的運(yùn)動(dòng)半徑逐漸減小，若已知拉力變?yōu)榘霃街饾u減小，若已知拉力變?yōu)?F8F時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)半時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)半徑恰好減為徑恰好減為r/2r/2，求在此過(guò)程中，繩子的拉力對(duì)小球所，求在此過(guò)程中，繩子的拉力對(duì)小球所做的功。做的功。答案 ：3Fr/2例6：一個(gè)物體以初速度一個(gè)物體以初速度VoVol0m/sl0m/s自斜面底端自斜面底端向上滑行，如

22、圖所示，到達(dá)斜面頂端時(shí)恰好靜向上滑行，如圖所示，到達(dá)斜面頂端時(shí)恰好靜止，隨后物體向下滑行返回底端時(shí)的速度為止，隨后物體向下滑行返回底端時(shí)的速度為5m/s5m/s，求斜面的高度是多少，求斜面的高度是多少? ?若該斜面的傾角若該斜面的傾角3030，則物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多，則物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少少?(?(取取g glOmlOms s2 2) )例7：如圖所示，一個(gè)小滑塊質(zhì)量為如圖所示，一個(gè)小滑塊質(zhì)量為m m，在傾角，在傾角3737的斜面上從高為的斜面上從高為h h25cm25cm處由靜止開(kāi)始下處由靜止開(kāi)始下滑，滑到斜面底端時(shí)與擋板滑，滑到斜面底端時(shí)與擋板P P發(fā)生彈性碰撞后又發(fā)生彈性碰撞后又沿斜面上滑，若滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)沿斜面上滑，若滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.250.25，求滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程，求滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量？2.有哪幾個(gè)物理量很難測(cè)量？有哪