2018年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理課件 新人教版必修2.ppt

7.動(dòng)能和動(dòng)能定理,自我檢測(cè),自主閱讀,一、動(dòng)能1.定義:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。3.動(dòng)能的單位和功的單位相同,在國(guó)際單位制中都是焦耳。這是因?yàn)?kgm2/s2=1Nm=1J。4.動(dòng)能是標(biāo)量。,自我檢測(cè),自主閱讀,二、動(dòng)能定理1.如圖所示,物體的質(zhì)量為m,在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下發(fā)生了一段位移l,速度由v1增加到v2。試推導(dǎo)力F做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。,自我檢測(cè),自主閱讀,2.內(nèi)容:力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。4.適用范圍:既適用于恒力做功,也適用于變力做功;既適用于直線運(yùn)動(dòng),也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。,自我檢測(cè),自主閱讀,1.正誤辨析(1)某物體的速度加倍,它的動(dòng)能也加倍。()解析:由Ek=12mv2知,某物體的速度加倍,它的動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的4倍。答案:(2)合外力為零,物體的動(dòng)能一定不會(huì)變化。()答案:(3)合外力不為零,物體的動(dòng)能一定會(huì)變化。()解析:合外力不為零,合外力做功可能為零,此時(shí)物體的動(dòng)能不會(huì)變化。答案:(4)物體的合外力做正功,則它的動(dòng)能一定增加。()答案:,自我檢測(cè),自主閱讀,2.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能怎樣變化?答案:不變。由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變,故做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的動(dòng)能保持不變。3.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,不考慮空氣阻力,落地時(shí)小球的速度、動(dòng)能是否相同?答案:重力做功相同,動(dòng)能改變量相同,落地時(shí)動(dòng)能相等,速度大小相等,但速度方向不同。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引如圖是探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn),圖中A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量。讓小球從斜面上滾下,靜止在地面上的紙盒被碰后,滑行一段距離停下來(lái)。由此實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鑫矬w的動(dòng)能與哪些因素有關(guān)嗎?,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,要點(diǎn)提示在此實(shí)驗(yàn)中,小球的高度在這個(gè)題中代表了其速度的大小,讓小球從同一高度滾下的目的是兩球到達(dá)水平面時(shí)能夠具有相同的速度。甲與乙兩實(shí)驗(yàn)中兩球的質(zhì)量相同,到達(dá)底端的速度不同,根據(jù)被碰紙盒的滑行距離可知,小球的動(dòng)能與其速度有關(guān);甲與丙兩實(shí)驗(yàn)中兩球到達(dá)底端的速度相同,質(zhì)量不同,根據(jù)被碰紙盒的滑行距離可知,小球的動(dòng)能與其質(zhì)量有關(guān)。,知識(shí)歸納1.動(dòng)能的“三性”(1)相對(duì)性:選取不同的參考系,物體的速度不同,動(dòng)能也不同,一般以地面為參考系。(2)標(biāo)量性:只有大小,沒(méi)有方向;只有正值,沒(méi)有負(fù)值。(3)狀態(tài)量:動(dòng)能是表征物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(或某一時(shí)刻的速度)相對(duì)應(yīng)。2.動(dòng)能變化量的理解(1)表達(dá)式:Ek=Ek2-Ek1。(2)物理意義:Ek>0,表示動(dòng)能增加;Ek<0,表示動(dòng)能減少。(3)變化原因:物體動(dòng)能的變化來(lái)自合外力做功。合外力做正功,動(dòng)能增加,合外力做負(fù)功則動(dòng)能減少。畫(huà)龍點(diǎn)睛物體速度變化(如速度的大小不變,方向變化),則物體的動(dòng)能不一定變化。而動(dòng)能變化,則速度一定變化。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例1】(多選)關(guān)于動(dòng)能的理解,下列說(shuō)法正確的是()A.凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B.重力勢(shì)能可以為負(fù)值,動(dòng)能也可以為負(fù)值C.一定質(zhì)量的物體,動(dòng)能變化時(shí),速度一定變化,但速度變化時(shí),動(dòng)能不一定變化D.動(dòng)能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)解析:動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量,所以運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能,A正確;動(dòng)能不可能為負(fù)值,故B錯(cuò)誤;由于速度為矢量,當(dāng)方向變化時(shí),若其速度大小不變,則動(dòng)能并不改變,故C正確;做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能不變,但并不處于平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。答案:AC,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,規(guī)律方法動(dòng)能與速度的三種關(guān)系(1)數(shù)值關(guān)系:Ek=mv2,速度v越大,動(dòng)能Ek越大。(2)瞬時(shí)關(guān)系:動(dòng)能與速度均為狀態(tài)量,二者具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。(3)變化關(guān)系:動(dòng)能是標(biāo)量,速度是矢量。當(dāng)動(dòng)能發(fā)生變化時(shí),物體的速度(大小)一定發(fā)生了變化,當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí),可能僅是速度方向的變化,物體的動(dòng)能可能不變。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練1下面有關(guān)動(dòng)能的說(shuō)法正確的是()A.物體只有做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能才不變B.物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí),水平方向速度不變,物體的動(dòng)能也不變C.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力做功,物體的動(dòng)能增加D.物體的動(dòng)能變化時(shí),速度不一定變化,速度變化時(shí),動(dòng)能一定變化解析:物體只要速率不變,動(dòng)能就不變,A錯(cuò);做平拋運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能逐漸增大,B錯(cuò);物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí),其合力等于重力,重力做正功,物體的動(dòng)能增加,故C正確;物體的動(dòng)能變化時(shí),速度的大小一定變化,故D錯(cuò)。答案:C,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引足球運(yùn)動(dòng)員用力F踢出足球,足球的質(zhì)量為m,足球被踢出時(shí)的速度為v,足球被踢出后在地面上運(yùn)動(dòng)了距離x停下。在這個(gè)過(guò)程中,足球運(yùn)動(dòng)員對(duì)足球做功了嗎?做了多少功?要點(diǎn)提示做功。因x不是力F作用時(shí)間內(nèi)的位移,做的功不等于Fx。由動(dòng)能定理求得人對(duì)球做的功W=mv2。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)歸納動(dòng)能定理的理解(1)表達(dá)式:W=Ek=Ek2-Ek1,式中的W為外力對(duì)物體做的總功。(2)研究對(duì)象及過(guò)程:動(dòng)能定理的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體,也可以是相對(duì)靜止的系統(tǒng)。動(dòng)能定理的研究過(guò)程既可以是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某一階段,也可以是運(yùn)動(dòng)全過(guò)程。(3)普遍性:動(dòng)能定理雖然可根據(jù)牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式推出,但動(dòng)能定理本身既適用于恒力作用過(guò)程,也適用于變力作用過(guò)程;既適用于物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況,也適用于物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況。(4)動(dòng)能定理中的位移和速度必須是相對(duì)同一個(gè)參考系的,一般以地面或相對(duì)地面靜止的物體為參考系。畫(huà)龍點(diǎn)睛動(dòng)能定理說(shuō)明了合外力的功是動(dòng)能變化的原因。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例2】下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力做功和動(dòng)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(duì)物體做的功一定為零B.如果合力對(duì)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(dòng),則動(dòng)能在一段過(guò)程中變化量一定不為零D.如果物體的動(dòng)能不發(fā)生變化,則物體所受合力一定是零,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,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(duì)物體做的功一定為零,A正確;如果合力對(duì)物體做的功為零,可能是合力不為零,而是物體在合力的方向上的位移為零,B錯(cuò)誤;豎直上拋運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng),在物體上升和下降階段經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)動(dòng)能相等,動(dòng)能在這段過(guò)程中變化量為零,C錯(cuò)誤;動(dòng)能不變化,只能說(shuō)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(cuò)誤。答案:A規(guī)律方法(1)動(dòng)能是標(biāo)量,物體的速度變化時(shí),動(dòng)能不一定變化。(2)功是物體動(dòng)能變化的原因,合外力做正功,物體動(dòng)能增加;合外力做負(fù)功,物體動(dòng)能減少。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練2下列對(duì)動(dòng)能定理表達(dá)式W=Ek2-Ek1的理解,正確的是()A.物體具有動(dòng)能是由于力對(duì)物體做了功B.力對(duì)物體做功是由于該物體具有動(dòng)能C.力做功是由于物體的動(dòng)能發(fā)生變化D.物體的動(dòng)能發(fā)生變化是由于力對(duì)物體做了功解析:功是能量發(fā)生變化的原因,功是能量轉(zhuǎn)化的量度。所以物體的動(dòng)能發(fā)生變化是由于合外力對(duì)物體做了功,且合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。答案:D,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示,質(zhì)量為m的小車(chē)以初速度v0從山坡底部A處恰好沖上高為h的坡頂B,請(qǐng)思考:(1)小球運(yùn)動(dòng)中哪些力做了功?(2)如何求得小球克服阻力做的功?要點(diǎn)提示(1)小球受的重力和阻力都對(duì)小球做了負(fù)功,支持力不做功。(2)根據(jù)動(dòng)能定理-mgh-Wf=可求得小球克服阻力做的功。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)歸納1.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。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,2.應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟(1)選取研究對(duì)象(通常是單個(gè)物體),明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,明確各力做功的情況,求出外力做功的代數(shù)和。(3)明確物體在初、末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1、Ek2。(4)列出動(dòng)能定理的方程W=Ek2-Ek1,結(jié)合其他必要的解題方程求解。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例3】如圖所示,一只20kg的狗拉著一個(gè)80kg的雪橇以3m/s的速度沖上坡度為的斜坡。已知sin=,斜坡對(duì)雪橇的摩擦阻力恒為20N,狗拉雪橇上坡時(shí)的加速度為0.2m/s2,經(jīng)過(guò)10s拉雪橇的套繩突然斷開(kāi),雪橇剛好能沖上坡頂。求斜坡長(zhǎng)。(g取10m/s2),知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,答案:50m,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,規(guī)律方法應(yīng)用動(dòng)能定理應(yīng)注意的問(wèn)題(1)動(dòng)能定理的研究對(duì)象可以是單一物體,或者是可以看作一物體的物體系統(tǒng)。(2)動(dòng)能定理是求解物體的位移或速率的簡(jiǎn)捷公式。(3)若過(guò)程包含了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的分過(guò)程,既可分段考慮也可整個(gè)過(guò)程考慮。(4)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí),必須明確各力做功的正、負(fù)。當(dāng)一個(gè)力做負(fù)功時(shí),可設(shè)物體克服該力做功為W,將該力做功表達(dá)為-W,也可以直接用字母W表示該力做功,使其字母本身含有負(fù)號(hào)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練3質(zhì)量為m=50kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員,以初速度v0=4m/s,從高度為h=10m的彎曲滑道頂端A滑下,到達(dá)滑道底端B時(shí)的速度v=10m/s。求:滑雪運(yùn)動(dòng)員在這段滑行過(guò)程中克服阻力做的功。解析:設(shè)摩擦力做功為Wf,根據(jù)動(dòng)能定理代入數(shù)值得Wf=2900J。答案:2900J,1,2,3,1.關(guān)于動(dòng)能的概念,下列說(shuō)法中正確的是()A.物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能B.運(yùn)動(dòng)物體具有的能叫動(dòng)能C.運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量越大,其動(dòng)能一定越大D.速度較大的物體,具有的動(dòng)能一定較大解析:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能,但是運(yùn)動(dòng)的物體可以具有多種能量,如重力勢(shì)能、內(nèi)能等,故A正確,B錯(cuò)誤;由公式Ek=mv2可知,動(dòng)能既與m有關(guān),又與v有關(guān),C、D均錯(cuò)。答案:A,1,2,3,2.(多選)一質(zhì)量為0.1kg的小球,以5m/s的速度在光滑水平面上勻速運(yùn)動(dòng),與豎直墻壁碰撞后以原速率反彈,若以彈回的速度方向?yàn)檎较?則小球碰撞過(guò)程中的速度變化和動(dòng)能變化分別是()A.v=10m/sB.v=0C.Ek=1JD.Ek=0解析:速度是矢量,故v=v2-v1=5m/s-(-5m/s)=10m/s。而動(dòng)能是標(biāo)量,初、末狀態(tài)的速度大小相等,故動(dòng)能相等,因此Ek=0,A、D正確。答案:AD,1,2,3,3.在距地面高12m處,以12m/s的水平速度拋出質(zhì)量為0.5kg的小球,其落地時(shí)速度大小為18m/s,求小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力做功多少?(g取10m/s2)答案:15J,