第八章机械能守恒定律 第3节动能和动能定理（课件PPT）

第节 3动能和动能定理高中物理 必修第二册第八章1.通过力对物体做功的分析确定动能的表达式，加深对功能关系的理解。2.能够从功的表达式、牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理。3.理解动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象或者解决实际问题。学习目标引入物体的动能跟物体的质量和速度都有关系。物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。炮弹在炮筒内推力的作用下速度越来越大，动能增加。这种情况下推力对物体做了功。你还能举出其他例子，说明动能和力做的功有关吗？这对于定量研究动能有什么启发呢？一、动能的表达式光滑水平面上，质量为m的物体，在与运动方向总相同的恒力F 的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2。试寻求这个过程中外力做的功与动能的关系。情景情景情景 单位：焦耳（J） 1 J＝1 kg·m2·s－2 定义：物体由于运动而具有的能量。动能（1）动能具有相对性，参考系不同，所以动能也不同，在没有特别指明时，一般都以地面为参考系（2）动能具有瞬时性，动能是状态量，对应物体在某一时刻的运动状态，速度变化时，动能不一定变化，但动能变化时，速度一定变化。（3）物体的动能与速度的大小有关，而与速度的方向无关，动能是标量，且恒为正值。一、动能的表达式2016年8月16日，我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”，它的质量为631 kg，某时刻它的速度大小为 7.6 km/s，此时它的动能是多少？思考 与讨论 二、动能定理动能变化和某一过程（始末状态）相对应。Ek2Ek1W合＝－力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。对动能定理的理解：（1）合力对物体做的功的理解等式左边的功与右边的动能都是标量 （2）标量性（3）对定理中“变化”一词的理解①W合＞0， Ek2 Ek1 ， △ Ek 0②W合＜0， Ek2 Ek1 ， △ Ek 0＞＞＜＜合外力做正功则物体动能增加合外力做负功则物体动能减少二、动能定理（4）状态与过程的理解既适用于恒力做功，也适合于变力做功。 既适合于直线运动，也适合于曲线运动。（5）适用范围功是过程量 动能是状态量动能定理表示了过程量等于状态量的变化量的关系对动能定理的理解：二、动能定理 分析： 本题已知飞机滑跑过程的始、末速度，因而能够知道它在滑跑过程中增加的动能。根据动能定理，动能的增加等于牵引力做功和阻力做功的代数和。如图2，在整个过程中，牵引力对飞机做正功、阻力做负功。由于飞机的位移和所受阻力已知，因而可以求得牵引力的大小。 由于飞机平均牵引力的大小是 1.04×105N。(1)选取研究对象(通常是单个物体),明确它的运动过程。（定对象，选过程）(2)对研究对象进行受力分析,明确各力做功的情况, 求出各力做功的代数和。（析受力，算总功）(3)明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2。（定初末，确动能）(4)列出动能定理的方程W=Ek2-Ek1,结合其他必要的关系方程求解。（列方程，细求解）应用动能定理解题的一般步骤例 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg， g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求：（1）重物刚落地时的速度是多大？（2）重物对地面的平均冲击力是多大？分析 如图，甲表示重物在地面上受到人的作用力，乙表示上升30 cm后人停止施力，丙表示刚落地，丁表示砸深地面2 cm后静止。重物落地时的速度，即丙中重物的速度，可以对从甲至丙这一过程应用动能定理来求解。重物对地面冲击力的大小与从丙至丁这一过程中重物所受阻力的大小相等，可以对这一过程应用动能定理来求解。例 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg， g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求：（1）重物刚落地时的速度是多大？（2）重物对地面的平均冲击力是多大？解 （1）两根绳子对重物的合力 F合＝ 2 F cos 37°＝2×320×0.8 N＝512 N 由甲至丙只有绳子的拉力做功，应用动能定理可得例 人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg， g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求：（1）重物刚落地时的速度是多大？（2）重物对地面的平均冲击力是多大？解（2）由丙到丁的过程中，应用动能定理可得重物落地时的速度大小为2.5 ｍ/s，对地面的平均冲击力的大小为8.3 × 103 Ｎ本课小结1．定义：物体由于运动而具有的能，叫动能2．公式：3．动能是标量，是状态量4．单位：焦（J）1．内容：合外力所做的功等于物体动能的变化2．表达式：3．解题步骤： （1）定对象，选过程； （2）析受力，算总功； （3）知运动，定初末； （4）列方程，细求解。动能定理动能动能动能定理当堂检测1.关于动能的理解，下列说法正确的是（　　）A.动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，运动物体都具有动能B.公式Ek= mv2中，v是物体相对于地面的速度，且动能总是正值C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化D.动能不变的物体，一定处于平衡状态ACD2. 关于动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，下列说法正确的是（　　）A.公式中的W为不包含重力的其他力做的总功B.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，但不适用于变力做功C.运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化D.公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时动能增加，当W<0时动能减少【解析】A错：动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功。B错：动能定理适用于任何运动，既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于恒力做功，也适用于变力做功。C错：运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，若合外力方向始终与运动方向垂直，合外力不做功，动能不变。D对：公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时，即Ek2-Ek1>0，动能增加，当W<0时，即Ek2-Ek1<0，动能减少。3. 一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示。则力F所做的功为（　　）A. mglcos θ B. Flsin θC. mgl（1-cos θ） D. Fl（1-sin θ）C4.质量M=4.0×104 kg的飞机，从静止开始沿平直的跑道滑行，当滑行距离L=1.6×103 m时，达到起飞速度v=60 m/s。问：（1）起飞时飞机的动能多大？（2）若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？谢 谢！