高中物理優(yōu)化指導(dǎo)-課件：7-7《動能和動能定理》（人教版必修2）

歡迎進(jìn)入物理課堂 第七節(jié)動能和動能定理 1 知道動能的定義 表達(dá)式 單位及特點(diǎn) 2 理解動能定理 3 會應(yīng)用動能定理解決問題 一 動能1 定義 物體由于而具有的能 2 表達(dá)式 3 單位 與功的單位相同 國際單位為 1J 焦耳 1 N m 1 kg m2 s2 運(yùn)動 4 物理量特點(diǎn) 1 動能是量 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 2 物體的動能具有 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的 3 動能是 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) 狀態(tài) 相對性 地面 標(biāo)量 二 動能定理1 動能定理的推導(dǎo) 1 建立情景如圖所示 質(zhì)量為m的物體 在恒力F作用下 經(jīng)位移l后 速度由v1增加到v2 Fl ma 2 內(nèi)容 合外力在一個過程中對物體所做的功等于物體在這個過程中 動能的變化 Ek2 Ek1 說明 式中W為 它等于各力做功的 如果外力做正功 物體的 外力做負(fù)功 物體的 4 適用范圍 不僅適用于做功和運(yùn)動 也適用于做功和運(yùn)動情況 合力的功 代數(shù)和 動能增加 動能減少 恒力 直線 變力 曲線 在同一高度以相同的速率將手中的小球以上拋 下拋 平拋三種不同方式拋出 落地時速度 動能是否相同 提示 重力做功相同 動能改變量相同 末動能 末速度大小相同 但末速度方向不同 5 動能定理不僅描述了功和動能增量之間的等值關(guān)系 還體現(xiàn)了它們之間的因果關(guān)系 也就是說力對物體做功是引起物體動能變化的原因 合外力做功的過程實(shí)質(zhì)上是其他形式的能與動量相互轉(zhuǎn)化的過程 轉(zhuǎn)化了多少由合外力做了多少功來度量 特別提醒 動能定理應(yīng)用中所針對的一般為單個物體 且物體要在慣性參考系中運(yùn)動 二 動能定理的應(yīng)用及其優(yōu)越性1 動能定理與牛頓定律解題的比較 兩種思路對比可以看出應(yīng)用動能定理解題不涉及加速度 時間 不涉及矢量運(yùn)算 運(yùn)算簡單不易出錯 2 應(yīng)用動能定理的優(yōu)越性 1 物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中 物體的運(yùn)動性質(zhì) 運(yùn)動軌跡 做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮 使分析簡化 2 應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律時 涉及的有關(guān)物理量比較多 對運(yùn)動過程中的細(xì)節(jié)也要仔細(xì)研究 而應(yīng)用動能定理只考慮合外力做功和初 末兩個狀態(tài)的動能 并且可以把不同的運(yùn)動過程合并為一個全過程來處理 3 一般情況下 由牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律能夠求解的問題 用動能定理也可以求解 并且更為簡捷 3 應(yīng)用動能定理解題的步驟 1 確定研究對象和研究過程 2 對研究對象進(jìn)行受力分析 研究對象以外的物體施于研究對象的力都要分析 含重力 3 寫出該過程中合外力做的功 或分別寫出各個力做的功 注意功的正負(fù) 如果研究過程中物體受力情況有變化 要分別寫出該力在各個階段做的功 4 寫出物體的初 末動能 注意動能增量是末動能減初動能 5 按照動能定理列式求解 特別提醒 1 功的計(jì)算公式W Flcos 只能求恒力做的功 不能求變力的功 而由動能定理知 只要求出物體的動能變化 Ek Ek2 Ek1 就可以間接求得變力做的功 2 列方程時等號的左邊是合外力做的功 右邊是動能的增量 下列關(guān)于運(yùn)動物體所受的合力 合力做功和動能變化的關(guān)系 正確的是A 如果物體所受的合力為零 那么合力對物體做的功一定為零B 如果合力對物體做的功為零 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 則動能在一段過程中變化量一定不為零D 如果物體的動能不發(fā)生變化 則物體所受合力一定是零 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 那么合力對物體做的功一定為零 A正確 如果合力對物體做的功為零 可能是合力不為零 而是物體在力的方向上的位移為零 B錯誤 豎直上拋運(yùn)動是一種勻變速直線運(yùn)動 在上升和下降階段經(jīng)過同一位置時動能相等 動能在這段過程中變化量為零 C錯誤 動能不變化 只能說明速度大小不變 但速度方向有可能變化 因此合力不一定為零 D錯誤 答案 A 針對訓(xùn)練 1 一物體做變速運(yùn)動時 下列說法正確的有 A 合外力一定對物體做功 使物體動能改變B 物體所受合外力一定不為零C 合外力一定對物體做功 但物體動能可能不變D 物體加速度一定不為零解析 物體的速度發(fā)生了變化 則合外力一定不為零 加速度也一定不為零 B D正確 物體的速度變化 可能是大小不變 方向變化 故動能不一定變化 合外力不一定做功 A C錯誤 答案 BD 如圖所示 物體在離斜面底端5m處由靜止開始下滑 然后滑上由小圓弧連接的水平面上 若物體與斜面及水平面的動摩擦因數(shù)均為0 4 斜面傾角為37 求物體能在水平面上滑行多遠(yuǎn) 解析 解法一 分段法對物體在斜面上和水平面上時受力分析如圖所示 物體下滑階段FN1 mgcos37 故Ff1 FN1 mgcos37 由動能定理得 答案 3 5m 題后總結(jié) 1 應(yīng)用動能定理解題時必須明確所研究的運(yùn)動過程 2 當(dāng)既可用分段法也可用全程法時 一般說來全程法簡捷 3 當(dāng)物體做往復(fù)運(yùn)動時 一般選用全程法 針對訓(xùn)練 2 物體從高出地面H處由靜止自由落下 不考慮空氣阻力 落至沙坑表面后又進(jìn)入沙坑h深度停止 如圖所示 求物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍 解析 設(shè)物體在AB段克服摩擦力所做的功為WAB 物體從A到C的全過程 根據(jù)動能定理 有 mgR WAB mgR 0所以WAB mgR mgR 1 mgR 答案 D 針對訓(xùn)練 3 如圖所示 物體沿一曲面從A點(diǎn)無初速度滑下 滑至曲面的最低點(diǎn)B時 下滑高度為5m 若物體的質(zhì)量為1kg 到B點(diǎn)時的速度為6m s 則在下滑過程中 物體克服阻力所做的功為多少 g取10m s2 答案 32J 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