人教高中物理必修二 7.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理 課件(共42張PPT)

1、動(dòng)能和動(dòng)能定理在本章在本章“1 1追尋守恒量追尋守恒量”中，已經(jīng)知道中，已經(jīng)知道與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)與物體的質(zhì)量和速度有關(guān) 結(jié)論：結(jié)論：物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就 越大。越大。 那么，動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量那么，動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量的關(guān)系呢？的關(guān)系呢？一、探究動(dòng)能的表達(dá)式一、探究動(dòng)能的表達(dá)式重力做功重力做功WG重力勢(shì)能重力勢(shì)能mgh彈力做功彈力做功WF外力做功外力做功 w w彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能kx2/2動(dòng)能表達(dá)式？動(dòng)能表達(dá)式？l推導(dǎo)推導(dǎo)F做功表達(dá)式的過(guò)程做功表達(dá)式的過(guò)程W=FLL= (v22 v12 )/2aa=F/m

2、W=?W mv22 mv12末態(tài)初態(tài)二二.動(dòng)能動(dòng)能我們對(duì)動(dòng)能的表達(dá)式我們對(duì)動(dòng)能的表達(dá)式2的理解的理解1 1、動(dòng)能是、動(dòng)能是標(biāo)量標(biāo)量，且只有，且只有正值正值，動(dòng)能只與物體的速，動(dòng)能只與物體的速度大小有關(guān)，與速度方向無(wú)關(guān)度大小有關(guān)，與速度方向無(wú)關(guān), ,且速度對(duì)動(dòng)能影響且速度對(duì)動(dòng)能影響比質(zhì)量大。比質(zhì)量大。2 2、動(dòng)能是、動(dòng)能是狀態(tài)量狀態(tài)量. .V V是是瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度。在某一時(shí)刻，物。在某一時(shí)刻，物體具有一定的速度，也就具有一定的動(dòng)能。體具有一定的速度，也就具有一定的動(dòng)能。3 3、動(dòng)能具有、動(dòng)能具有相對(duì)性相對(duì)性，對(duì)不同的參考系，物體速度，對(duì)不同的參考系，物體速度有不同的瞬時(shí)值，也就具有不同的動(dòng)能，

3、一般都有不同的瞬時(shí)值，也就具有不同的動(dòng)能，一般都以地面為參考系研究物體的運(yùn)動(dòng)。以地面為參考系研究物體的運(yùn)動(dòng)。WEk2Ek1=EkW mv22 mv12三三.動(dòng)能定理動(dòng)能定理動(dòng)能是標(biāo)量，只有正值，但Ek有正負(fù)有正負(fù)之分。之分。v當(dāng)外力做當(dāng)外力做正功正功時(shí)，時(shí)，W0，故，故 Ek0，即，即Ek2Ek1 動(dòng)能動(dòng)能增加。增加。v當(dāng)外力做當(dāng)外力做負(fù)功負(fù)功時(shí)，時(shí)，W0，故，故Ek0 ， 即即Ek20，故，故Ek2Ek1，即動(dòng)能，即動(dòng)能增加增加 當(dāng)外力做當(dāng)外力做負(fù)功負(fù)功時(shí)，時(shí)，W0，故，故Ek2Ek1，即動(dòng)能，即動(dòng)能減少減少2、對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解 功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的，是過(guò)

4、程量；而動(dòng)能是功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的，是過(guò)程量；而動(dòng)能是狀態(tài)量狀態(tài)量。 動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。3、適用范圍：、適用范圍： 既適用于既適用于恒力恒力做功，也適用于做功，也適用于變力變力做功；做功； 既適用于既適用于直線(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也適用于運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線(xiàn)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。明確初末狀態(tài)的動(dòng)能明確初末狀態(tài)的動(dòng)能W合合mv22/2mv12/2sFf例例1、一架?chē)姎馐斤w機(jī)，質(zhì)量、一架?chē)姎馐斤w機(jī)，質(zhì)量 ，起飛過(guò)程中從，起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑的路程為靜止開(kāi)始滑跑的路程為 時(shí)，達(dá)到起飛速時(shí)，達(dá)到起飛速度度 。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力

5、是飛機(jī)重量的。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02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F。kgm3100 . 5ms2103 . 5smv/60GFN1 1找對(duì)象（常是單個(gè)物體）找對(duì)象（常是單個(gè)物體）解：對(duì)飛機(jī)解：對(duì)飛機(jī) 由動(dòng)能定理有由動(dòng)能定理有221mvkmgsFskmgsmvF228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223N4108 . 1sF1F23 3確確定定各各力力做做功功4 4運(yùn)動(dòng)情況分析運(yùn)動(dòng)情況分析5 5建方程建方程2 2受受力力分分析析21222121mvmvW總不涉及不涉及物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的

6、的加速度和時(shí)間加速度和時(shí)間，而，而只只與與物體的物體的初末狀態(tài)有關(guān)初末狀態(tài)有關(guān)，在涉及有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題，在涉及有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題，優(yōu)先應(yīng)用動(dòng)能定理。優(yōu)先應(yīng)用動(dòng)能定理。例例8:8:如下圖，三小球完全相同，均從離地面高如下圖，三小球完全相同，均從離地面高H H處無(wú)初速處無(wú)初速釋放，不計(jì)摩擦，求小球的落地速度。釋放，不計(jì)摩擦，求小球的落地速度。小結(jié)：小結(jié)：應(yīng)用動(dòng)能定理處理問(wèn)題時(shí)，不需要考慮物體運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)、應(yīng)用動(dòng)能定理處理問(wèn)題時(shí)，不需要考慮物體運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)、運(yùn)動(dòng)方向，用動(dòng)能定理處理問(wèn)題比牛頓運(yùn)動(dòng)定律方便。運(yùn)動(dòng)方向，用動(dòng)能定理處理問(wèn)題比牛頓運(yùn)動(dòng)定律方便。不需要考慮物體運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，運(yùn)動(dòng)方向不需要考慮物體運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，運(yùn)動(dòng)方

7、向典型應(yīng)用典型應(yīng)用答案：答案：2gH應(yīng)用3：變力做功 瞬間力做功問(wèn)題瞬間力做功問(wèn)題例9:運(yùn)動(dòng)員踢球的平均作用力為運(yùn)動(dòng)員踢球的平均作用力為200N,把一個(gè)靜止把一個(gè)靜止的質(zhì)量為的質(zhì)量為1kg的球以的球以10m/s的速度踢出的速度踢出,水平面上運(yùn)動(dòng)水平面上運(yùn)動(dòng)50m后停下后停下,則運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功則運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功?FS=50mvov=0求變力做功問(wèn)題求變力做功問(wèn)題如果運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)，球以如果運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)，球以10m/s10m/s迎面飛來(lái)迎面飛來(lái), ,踢出速度仍踢出速度仍為為10m/s,10m/s,則運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功為多少則運(yùn)動(dòng)員對(duì)球做的功為多少? ? 典型應(yīng)用典型應(yīng)用答案：答案：50 J 0 練習(xí)

8、練習(xí)1 1：某人從距地面：某人從距地面25m25m高處水平拋出一小球，小球質(zhì)量為高處水平拋出一小球，小球質(zhì)量為100g100g，出手時(shí)速度大小為，出手時(shí)速度大小為10m/s,10m/s,落地時(shí)速度大小為落地時(shí)速度大小為16m/s16m/s，取取g=10m/sg=10m/s2 2，試求：，試求：（1 1） 人拋球時(shí)對(duì)小球做多少功？人拋球時(shí)對(duì)小球做多少功？（2 2）小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力做功多少？）小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力做功多少？ 練一練練一練答案：答案： 5J 17.2J例例10:10:一列貨車(chē)的質(zhì)量為一列貨車(chē)的質(zhì)量為5.05.0105kg,kg,在平直軌在平直軌道以額定功率道以額定功率30

9、00kw3000kw加速行駛加速行駛, ,當(dāng)速度由靜止加當(dāng)速度由靜止加速到所能達(dá)到的最大速度速到所能達(dá)到的最大速度30m/s30m/s時(shí)時(shí), ,共用了共用了2min,2min,則這段時(shí)間內(nèi)列車(chē)前進(jìn)的距離是多少則這段時(shí)間內(nèi)列車(chē)前進(jìn)的距離是多少? ?Ffv0vx求變力做功問(wèn)題求變力做功問(wèn)題 （與機(jī)車(chē)相聯(lián)系的問(wèn)題）（與機(jī)車(chē)相聯(lián)系的問(wèn)題）典型應(yīng)用典型應(yīng)用答案：答案：1350 m 練習(xí)1一輛汽車(chē)的質(zhì)量為m，從靜止開(kāi)始起動(dòng)，沿水平路面前進(jìn)了s后，達(dá)到了最大行駛速度vmax，設(shè)汽車(chē)的牽引功率保持不變，所受阻力為車(chē)重的k倍求： (1)汽車(chē)的牽引功率； (2)汽車(chē)從靜止到開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間鞏固提高：鞏固提高

10、：1.1.如圖所示，物體從高為如圖所示，物體從高為h h的斜面體的頂端的斜面體的頂端A A由靜止由靜止開(kāi)始滑下，滑到水平面上的開(kāi)始滑下，滑到水平面上的B B點(diǎn)靜止，點(diǎn)靜止，A A到到B B的水平距的水平距離為離為S S，求：求：物體與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)（已知：斜面體和水物體與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)（已知：斜面體和水平面都由同種材料制成）平面都由同種材料制成）解：（過(guò)程整體法）物體從解：（過(guò)程整體法）物體從A由靜止滑到由靜止滑到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有：的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有：shSSlmgSmglmghCBCBcos0cos而而由和由和式得式得.2.2.如圖，物體沿一曲面從如圖，物體沿一曲面從

11、A A點(diǎn)無(wú)初速滑下，滑點(diǎn)無(wú)初速滑下，滑至曲面的最低點(diǎn)至曲面的最低點(diǎn)B B時(shí)，下滑高度為時(shí)，下滑高度為5m,5m,若物體若物體的質(zhì)量為的質(zhì)量為1kg,1kg,到到B B點(diǎn)時(shí)的速度為點(diǎn)時(shí)的速度為6m/s,6m/s,則在下則在下滑過(guò)程中，物體克服阻力所做的功為多少？滑過(guò)程中，物體克服阻力所做的功為多少？AB5m此題中的摩擦力是變力，此題中的摩擦力是變力，變力做功不能用變力做功不能用WFlcos計(jì)算。計(jì)算。物體克服摩擦力做功物體克服摩擦力做功32Jv3.如圖所示，半徑如圖所示，半徑R1m的的1/4圓弧導(dǎo)軌與水平面相圓弧導(dǎo)軌與水平面相接，從圓弧導(dǎo)軌頂端接，從圓弧導(dǎo)軌頂端A，靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為，靜止釋放一

12、個(gè)質(zhì)量為m20g的小木塊，測(cè)得其滑至底端的小木塊，測(cè)得其滑至底端B時(shí)速度時(shí)速度VB3ms，以后沿水平導(dǎo)軌滑行以后沿水平導(dǎo)軌滑行BC3m而停止求：而停止求：v（1）在圓弧軌道上克服摩擦力做的功）在圓弧軌道上克服摩擦力做的功?v（2）BC段軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少段軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少?W=-0.11J0.154. 4. 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m m的物體靜放在水平光滑的平的物體靜放在水平光滑的平臺(tái)上，系在物體上的繩子跨過(guò)光滑的定滑輪由地面臺(tái)上，系在物體上的繩子跨過(guò)光滑的定滑輪由地面以速度以速度V V0 0向右走動(dòng)著的人拉著。設(shè)人在地面上從平向右走動(dòng)著的人拉著。設(shè)人在地面上從平臺(tái)的邊緣開(kāi)

13、始向右行至繩和水平方向夾角成臺(tái)的邊緣開(kāi)始向右行至繩和水平方向夾角成=30=30處，求在此過(guò)程中人做的功。處，求在此過(guò)程中人做的功。解：將解：將V0分解由動(dòng)能定分解由動(dòng)能定理可得，人所做的功等理可得，人所做的功等于物體動(dòng)能的增量，即于物體動(dòng)能的增量，即21222121mvmvWV0V2V200212330cos0vvvv202083)23(21mvvmW由圖知：由圖知：V0V2V25.以初速以初速V0豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為m=0.1kg的小球，的小球，當(dāng)小球返回出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小為當(dāng)小球返回出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小為3V0/4，若，若g取取10m/s2，則小球受到的空氣平均阻力為多少？，

14、則小球受到的空氣平均阻力為多少？(2) )(1) 02043212021vmfhmghmvfhmgh下降過(guò)程中升過(guò)程中解：由動(dòng)能定理知，上mgf257)2() 1 (得fGG H h分析：小球的下落過(guò)程根據(jù)受力情小球的下落過(guò)程根據(jù)受力情況可分為兩段：況可分為兩段：應(yīng)用4：多過(guò)程1.一球從高出地面一球從高出地面H處由靜止自由落下，不考慮處由靜止自由落下，不考慮空氣阻力，落到地面后并深入地面空氣阻力，落到地面后并深入地面h深處停止，深處停止，若球的質(zhì)量為若球的質(zhì)量為m，求：球在落入地面以下的過(guò)求：球在落入地面以下的過(guò)程中受到的平均阻力。程中受到的平均阻力。因此可以分兩段求解，也可以按因此可以分兩段

15、求解，也可以按全過(guò)程求解全過(guò)程求解接觸地面前做自由落體運(yùn)動(dòng)，只受重力接觸地面前做自由落體運(yùn)動(dòng)，只受重力G作用；作用；接觸地面后做減速運(yùn)動(dòng)，受重力接觸地面后做減速運(yùn)動(dòng)，受重力G和阻力和阻力f作用。作用。接觸地面前接觸地面前（2）全過(guò)程：）全過(guò)程：解：以解：以球?yàn)榍驗(yàn)檠芯繉?duì)象，在下落的過(guò)程中受力如圖，研究對(duì)象，在下落的過(guò)程中受力如圖，根據(jù)動(dòng)能定理有根據(jù)動(dòng)能定理有0212mvmgH2210mvfhmgh0fhhHmg解解 得：得：hHmgf1（1）分段求解分段求解 設(shè)小球在接觸地面時(shí)的速度為設(shè)小球在接觸地面時(shí)的速度為v，則，則接觸地面后接觸地面后GfG H h一物體靜止在不光滑的水平面上，已知一物體靜止在不光滑的水平面上，已知m=1kgm=1kg， =0.1,=0.1,現(xiàn)用水平外力現(xiàn)用水平外力F=2NF=2N拉其運(yùn)拉其運(yùn)動(dòng)動(dòng)5m5m后立即撤去水平外力后立即撤去水平外力F,F,求其還能滑多求其還能滑多遠(yuǎn)遠(yuǎn)? ?Fv0vl =0.1=0.1ffx=0=0 多過(guò)程問(wèn)題多過(guò)程問(wèn)題 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)5m例例10質(zhì)量為質(zhì)量為m的跳水運(yùn)