高中物理（新人教必修二）：7.7《動(dòng)能和動(dòng)能定理》2

歡迎進(jìn)入物理課堂 7動(dòng)能和動(dòng)能定理 1 理解動(dòng)能的概念 會(huì)用動(dòng)能的定義式進(jìn)行計(jì)算 2 理解動(dòng)能定理 知道動(dòng)能定理的適用條件 會(huì)用動(dòng)能定理進(jìn)行計(jì)算 3 理解動(dòng)能定理的推導(dǎo)過(guò)程 4 會(huì)用動(dòng)能定理解決力學(xué)問(wèn)題 知道用動(dòng)能定理解題的步驟 運(yùn)動(dòng) 功 J 4 物理量特點(diǎn) 1 動(dòng)能是量 具有瞬時(shí)性 物體在某一狀態(tài)的動(dòng)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(dòng)能具有 由于對(duì)不同的參考系 同一物體的瞬時(shí)速度有不同值 所以在同一狀態(tài)下物體的動(dòng)能也有不同值 一般地如無(wú)特別說(shuō)明 物體的動(dòng)能均是的 3 動(dòng)能是 只有大小沒(méi)有方向 動(dòng)能沒(méi)有負(fù)值 與物體的速度方向無(wú)關(guān) 溫馨提示同一物體 其速度變化 動(dòng)能不一定變化 但動(dòng)能變化了 其速度一定變化 狀態(tài) 相對(duì)性 相對(duì)地面 標(biāo)量 二 動(dòng)能定理 動(dòng)能定理的推導(dǎo) 1 建立情景 圖7 7 1如圖7 7 1所示 光滑水平面上質(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 動(dòng)能的變化 Ek2 Ek1 合力做的功 代數(shù)和 動(dòng)能增加 動(dòng)能減少 恒力 直線 變力 曲線 溫馨提示動(dòng)能定理的適用范圍極廣 一般高中階段的實(shí)際問(wèn)題可認(rèn)為都適用于動(dòng)能定理 一 對(duì)動(dòng)能定理的理解 物理意義 1 動(dòng)能定理指出了外力對(duì)物體所做的總功與物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系 即外力對(duì)物體所做的總功 對(duì)應(yīng)于物體動(dòng)能的變化 變化的大小由做功的多少來(lái)量度 2 合外力做正功 即W 0 Ek 0 物體動(dòng)能增加 合外力做負(fù)功 即W 0 Ek 0 物體動(dòng)能減少 合外力不做功 Ek 0 物體的動(dòng)能不變 二 動(dòng)能定理的應(yīng)用與優(yōu)越性 動(dòng)能定理與牛頓定律解題的比較 兩種思路對(duì)比可以看出應(yīng)用動(dòng)能定理解題不涉及加速度 時(shí)間 不涉及矢量運(yùn)算 運(yùn)算簡(jiǎn)單不易出錯(cuò) 應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性 1 物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過(guò)程中 物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)化 2 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律時(shí) 涉及的有關(guān)物理量比較多 對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的細(xì)節(jié)也要仔細(xì)研究 而應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初 末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能 并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程合并為一個(gè)全過(guò)程來(lái)處理 3 一般情況下 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律能夠求解的問(wèn)題 用動(dòng)能定理也可以求解 并且更為簡(jiǎn)捷 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本步驟 1 確定研究對(duì)象和研究過(guò)程 2 對(duì)研究對(duì)象的每個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行受力分析 3 確定出研究對(duì)象在研究過(guò)程中合外力做的功和初 末狀態(tài)的動(dòng)能 4 由動(dòng)能定理列出方程 求出結(jié)果 5 對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和討論 教材資料分析思考與討論 教材P74 點(diǎn)撥由于阻力做負(fù)功 汽車(chē)的動(dòng)能減小 轉(zhuǎn)化為汽車(chē)和地面的內(nèi)能 典例1 起重機(jī)鋼索將質(zhì)量m 1 0 103kg的物體以a 2m s2的加速度豎直向上提升了5m 鋼索對(duì)物體的拉力做的功為多少 物體的動(dòng)能增加了多少 g取10m s2 解析由動(dòng)能定理得 物體動(dòng)能的增加量 Ek mah 1 0 103 2 5J 1 0 104J由動(dòng)能定理還可以得W拉 WG Ek 所以拉力做的功W拉 Ek WG Ek mgh 1 0 104 1 0 103 10 5 J 6 0 104J 答案6 0 104J1 0 104J 動(dòng)能定理的理解 借題發(fā)揮動(dòng)能增加量可以通過(guò)兩種途徑求得 1 直接用公式 Ek Ek2 Ek1求 2 用動(dòng)能定理 Ek W合求 變式1 某人從一樓勻速率上到三樓的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 A 地板對(duì)人的支持力做的功等于人的重力勢(shì)能的增加B 地板對(duì)人的支持力做的功等于人的動(dòng)能的增加C 地板對(duì)人的支持力做的功為零D 人克服重力做的功等于其重力勢(shì)能的增加 解析由功的定義知 做功的兩個(gè)因素是力和沿力方向上的位移 當(dāng)人走路過(guò)程中 腳站在地面上 有支持力 但無(wú)位移 而當(dāng)人走動(dòng) 腳離開(kāi)地面 有位移卻無(wú)支持力 所以地板對(duì)人的支持力不做功 而克服重力做的功等于其重力勢(shì)能的增加 選項(xiàng)C D正確 答案CD 典例2 一輛汽車(chē)以v1 6m s的速度沿水平路面行駛時(shí) 急剎車(chē)后能滑行s1 3 6m 如果以v2 8m s的速度行駛 在同樣路面上急剎車(chē)后滑行的距離s2應(yīng)為 A 6 4mB 5 6mC 7 2mD 10 8m 動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用 借題發(fā)揮對(duì)恒力作用下的運(yùn)動(dòng) 可以考慮用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析 但在涉及力 位移 速度時(shí) 應(yīng)優(yōu)先考慮用動(dòng)能定理分析 一般來(lái)說(shuō) 動(dòng)能定理不需要考慮中間過(guò)程 比牛頓運(yùn)動(dòng)定律要簡(jiǎn)單一些 變式2 一個(gè)質(zhì)量為0 3kg的彈性小球 在光滑水平面上以6m s的速度垂直撞到墻上 碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動(dòng) 反彈后的速度大小與碰撞前相同 則碰撞前后小球速度變化量的大小 v和碰撞過(guò)程中墻對(duì)小球做功的大小W為 A v 0B v 12m sC W 0D W 10 8J 解析速度是矢量 速度的變化也是矢量 反彈后小球的速度與碰前速度等值反向 則速度變化量為 v v v 2v 設(shè)碰前速度方向?yàn)檎?其大小為 v 12m s 故B正確 反彈前后小球的動(dòng)能沒(méi)有變化 即 Ek 0 根據(jù)動(dòng)能定理 物體受合外力做功等于物體動(dòng)能的變化 即W Ek 0 故C正確 答案BC 應(yīng)用動(dòng)能定理求變力的功 借題發(fā)揮物體在下滑過(guò)程中受到的彈力在發(fā)生變化 即使物體與曲面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 各處是一樣的 物體受到的摩擦力也是變力 求變力做的功時(shí) 無(wú)法應(yīng)用W Fl求解 只能把變力做的功用符號(hào)W表示 應(yīng)用動(dòng)能定理求解 這是求變力做功的方法之一 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全