高中物理 （人教版） 必修二7.7　動能和動能定理

歡迎進入物理課堂 第七節(jié)動能和動能定理 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 明確動能的表達式及其含義 2 會用牛頓定律結(jié)合運動學(xué)規(guī)律推導(dǎo)出動能定理 3 理解動能定理及其含義 并能利用動能定理解決有關(guān)問題 重點難點 對動能定理的理解及應(yīng)用 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第七節(jié) 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 運動 瞬時 3 動能的單位 1 國際單位是 符號為 與功的單位相同 2 1J 1kg m2 s2 1N m注意 能量有多種形式 動能是其中一種 動能與其他形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 焦耳 J 動能 初動能 末動能 代數(shù)和 3 適用范圍 1 動能定理既適用于求恒力做功 也適用于求 做功 2 動能定理既適用于直線運動 也適用于 運動 注意 動能定理不涉及物體運動過程中的加速度和時間 應(yīng)用動能定理時 只需要考慮運動過程中初末狀態(tài)動能的變化量即可 因此應(yīng)用動能定理處理問題有時比較方便 變力 曲線 核心要點突破 一 對動能概念的進一步理解1 動能是標(biāo)量 只有大小沒有方向 動能沒有負(fù)值 與物體的速度方向無關(guān) 2 動能是狀態(tài)量 具有瞬時性 物體在某一狀態(tài)的動能由物體的質(zhì)量和該狀態(tài)下物體的速度共同決定 3 物體的動能具有相對性 由于對不同的參考系 同一物體的瞬時速度有不同值 所以在同一狀態(tài)下物體的動能也有不同值 一般地如無特別說明 物體的動能均是相對于地面的 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 關(guān)于對動能的理解 下列說法錯誤的是 A 動能是機械能的一種表現(xiàn)形式 凡是運動的物體都具有動能B 動能總為正值C 一定質(zhì)量的物體 動能變化時 速度一定變化 但速度變化時 動能不一定變化D 動能不變的物體 一定處于平衡狀態(tài)答案 D 二 對動能定理的理解及應(yīng)用1 物理意義動能定理揭示了物體動能的變化是通過外力做功的過程 即力對空間的積累 來實現(xiàn)的 并且通過功來量度 即外力對物體做的總功對應(yīng)著物體動能的變化 若合力做正功 物體動能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為動能 若合力做負(fù)功 物體動能減少 動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 動能定理的表達式中等號的意義是一種因果關(guān)系 表明了數(shù)值上是相等的 并不意味著 功就是動能增量 也不是 功轉(zhuǎn)變成動能 而是 功引起物體動能的變化 2 應(yīng)用動能定理時應(yīng)注意的問題 1 動能定理是標(biāo)量式 式中的v是相對于同一參考系 一般指相對于地面 2 對單一物體的單一過程 W指合外力做的功 若對某一過程的不同階段 物體受力情況發(fā)生變化 則W應(yīng)是所有外力所做的總功 即各力做功的代數(shù)和 3 若研究對象是由兩個以上的物體組成的系統(tǒng) 則對整個系統(tǒng)來講 W還應(yīng)包括系統(tǒng)內(nèi)力做功 這種情況下 Ek2 Ek1為整個系統(tǒng)動能的變化 4 該式不僅適用于恒力做功 也適用于變力做功 5 該式不僅適用于直線運動 也適用于曲線運動 3 動能定理的應(yīng)用步驟 1 明確研究對象及所研究的物理過程 2 對研究對象進行受力分析 并確定各力所做的功 求出這些力的功的代數(shù)和 3 確定始 末態(tài)的動能 未知量用符號表示 根據(jù)動能定理列出方程W總 Ek2 Ek1 4 求解方程 分析結(jié)果 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 一質(zhì)量為m的滑塊 以速度v在光滑水平面上向左滑行 從某一時刻起 在滑塊上作用一向右的水平力 經(jīng)過一段時間后 滑塊的速度變?yōu)?2v 方向與原來相反 在這段時間內(nèi) 水平力所做的功為 課堂互動講練 一質(zhì)量為m的小球 用長為l的輕繩懸掛于O點 小球在水平力F作用下 從平衡位置P點很緩慢地移動到Q點 如圖7 7 1所示 則力F所做的功為 圖7 7 1 A mglcos B Flsin C mgl 1 cos D Flcos 思路點撥 因為是一緩慢過程 故小球時刻處于平衡狀態(tài) 所以力F為一變力 無法利用功的定義式求解 但可應(yīng)用動能定理求解 精講精析 由動能定理得WF WG 0又WG mgl 1 cos 所以WF mgl 1 cos C正確 答案 C 方法總結(jié) 利用動能定理求變力做的功時 可先把變力的功用字母W表示出來 再結(jié)合物體動能的變化進行求解 變式訓(xùn)練1 2011年高考江蘇卷 如圖7 7 2所示 演員正在進行雜技表演 由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于 圖7 7 2 A 0 3JB 3JC 30JD 300J解析 選A 由生活常識及題圖知 一只雞蛋的質(zhì)量接近0 05kg 上拋高度在0 6m左右 則人對雞蛋做的功W mgh 0 3J 故A對 B C D錯 將質(zhì)量m 2kg的金屬小球從離地面H 2m的高處由靜止釋放 落入泥潭并陷入泥中h 5cm深處 不計空氣阻力 g取10m s2 求泥潭對金屬小球的平均阻力大小 圖7 7 3 思路點撥 解答本題時應(yīng)把握以下三點 1 明確小球的運動分為兩個階段 2 分析小球在兩個階段的受力情況 3 優(yōu)先選用動能定理解答本題 答案 820N 方法總結(jié) 從本例提供的三種解法可以看出 在不涉及加速度和時間的問題中 應(yīng)用動能定理求解比應(yīng)用牛頓第二定律與運動學(xué)公式求解簡單得多 而對物體運動的全過程應(yīng)用動能定理 則往往要比分段應(yīng)用動能定理顯得更為簡捷 因此在應(yīng)用牛頓運動定律和動能定理時優(yōu)先選用動能定理 變式訓(xùn)練2以初速度v1豎直上拋一個質(zhì)量為m的物體 落回到拋出點的速度大小為v2 如果上升和下降過程中受到的空氣阻力大小恒定 求物體能上升的最大高度 如圖7 7 4所示 斜面足夠長 其傾角為 質(zhì)量為m的滑塊 距擋板P為x0 以初速度v0沿斜面上滑 滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力 若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失 求滑塊在斜面上經(jīng)過的總路程為多少 圖7 7 4 自主解答 滑塊在滑動過程中 要克服摩擦力做功 其機械能不斷減少 又因為滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力 所以最終會停在斜面底端 在整個過程中 受重力 摩擦力和斜面的支持力作用 其中支持力不做功 設(shè)其經(jīng)過的總路程為L 對全過程 由動能定理得 方法總結(jié) 利用整體法解題時 要特別注意各種力做功的特點 正確表示每個力在整個過程中做的功 例如 重力做功與實際過程無關(guān) 只要知道初 末狀態(tài)的高度差即可 滑動摩擦力做功的絕對值等于摩擦力的大小與路程的乘積 變式訓(xùn)練3如圖7 7 5所示 AB與CD為兩個對稱斜面 其上部足夠長 下部分別與一個光滑的圓弧面的兩端相切 圓弧圓心角為120 半徑R為2 0m 一個物體在離弧底E高度為h 3 0m處 以初速度4 0m s沿斜面運動 若物體與兩斜面的動摩擦因數(shù)為0 02 則物體在兩斜面上 不包括圓弧部分 一共能走多長路程 g取10m s2 圖7 7 5 解析 設(shè)物體在斜面上運動的總路程為s 則摩擦力所做的總功為 mgscos60 末狀態(tài)選為B 或C 此時物體速度為零 對全過程由動能定理得 答案 280m 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點此進入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全