高中物理 7.7動能和動能定理課件1 新人教版必修2.ppt

第五章機(jī)械能及其守恒定律 7 7動能和動能定理 一 動能的概念 物體由于運(yùn)動而具有的能叫做動能 二 動能的表達(dá)式 在光滑的水平面上有一個質(zhì)量為m的物體 在與運(yùn)動方向相同的水平恒力的作用下發(fā)生一段位移 速度由v1增加到v2 求這個過程中該力所做的功 二 動能的表達(dá)式 二 動能的表達(dá)式 動能的表達(dá)式 物體的質(zhì)量 物體的速度 物體的動能 1 物體的動能等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半 2 動能是標(biāo)量 是一個狀態(tài)量單位是焦耳 J 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 三 動能定理 動能定理 W合 Ek2 Ek1 合力做的功 末態(tài)的動能 初態(tài)的動能 動能定理 合力對物體所做的功等于物體動能的變化 1 合力做正功 即W合 Ek2 Ek1 動能增大 2 合力做負(fù)功 即W合 Ek2 Ek1 動能減小 思考 合力做功時動能如何變化 說明 W合 Ek2 Ek1 過程量 狀態(tài)量 狀態(tài)量 既適用于直線運(yùn)動 也適用于曲線運(yùn)動 既適用于恒力做功 也適用于變力做功 既適用于單個物體 也適用于多個物體 既適用于一個過程 也適用于整個過程 動能定理的適用范圍 做功的過程伴隨著能量的變化 類型一 質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上 受與運(yùn)動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l 速度從v1增加到v2 思考 外力做功 類型三 質(zhì)量為m的物體在與運(yùn)動方向相同的恒力F的作用下 沿粗糙水平面運(yùn)動了一段位移l 受到的摩擦力為Ff 速度從v1變?yōu)関2 類型二 質(zhì)量為m的物體在水平粗糙面上受到摩擦力Ff的作用下發(fā)生一段位移l 速度從v1減小到v2 分析 課本例題1 一架噴氣式飛機(jī) 質(zhì)量m 5 0 103kg 起飛過程中從靜止開始滑跑 當(dāng)位移達(dá)到l 5 3 102m時 速度達(dá)到起飛速度v 60m s 在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0 02倍 求飛機(jī)受到的牽引力 課本例題2 一質(zhì)量為m 速度為v0的汽車在關(guān)閉發(fā)動機(jī)后于水平地面滑行了距離l后停了下來 試求汽車受到的阻力 用動能定理解題的一般步驟 確定研究對象和研究過程 分析物理過程 分析研究對象在運(yùn)動過程中的受力情況 畫受力示意圖 及過程狀態(tài)草圖 明確各力做功情況 即是否做功 是正功還是負(fù)功 找出研究過程中物體的初 末狀態(tài)的動能 或動能的變化量 根據(jù)動能定理建立方程 代入數(shù)據(jù)求解 對結(jié)果進(jìn)行分析 說明或討論 例5 從離地面H高處落下一只質(zhì)量為m的小球 小球在運(yùn)動過程中所受到的空氣阻力大小恒為f 而小球與地面相碰后 能以相同大小的速率反彈 則小球從釋放開始 直至停止彈跳為止 所通過的總路程為 解 皮球運(yùn)動的整個過程據(jù)動能定理 mgH fS 0f kmg得 S H k AD C C 9 一質(zhì)量為2kg的滑塊 以4m s的速度在光滑水平面上向左滑行 從某時刻起 在滑塊上作用一向右的水平力 經(jīng)過一段時間 滑塊的速度變?yōu)橄蛴?大小為4m s 在這段時間里 水平力做的功為多大 簡析 因始末動能相等 由動能定理知水平力做的功為0 10 物體在水平恒力的作用下沿粗糙水平面運(yùn)動 在物體的速度有0增為V的過程中 恒力做功為W1 在物體的速度有V增為2V的過程中 恒力做功為W2 求W1與W2的比值 12 用豎直向上30N的恒力F將地面上質(zhì)量為m 2kg的物體由靜止提升H 2m后即撤去力F 物體落地后陷入地面之下h 0 1m停下來 取g 10m s2 不計空氣阻力 求地面對物體的平均阻力大小 13 如圖 光滑水平薄板中心有一個小孔 在孔內(nèi)穿過一條質(zhì)量不計的細(xì)繩 繩的一端系一小球 小球以O(shè)為圓心在板上做勻速圓周運(yùn)動 半徑為R 此時繩的拉力為F 若逐漸增大拉力至8F 小球仍以O(shè)為圓心做半徑為0 5R的勻速圓周運(yùn)動 則此過程中繩的拉力做的功為 B 質(zhì)量為m的物體在光滑水平桌面上靜止 系在物體上輕繩跨過光滑的定滑輪 另一端由地面上以速度v0向右勻速走動的人拉著 人從桌子的邊緣開始向右行至繩和水平方向成30 角處 在此過程中人所做的功為 一輛車通過一根跨過定滑輪的繩PQ提升井中質(zhì)量為m的物體 如圖所示 繩的P端拴在車后的掛鉤上 Q端拴在物體上 設(shè)繩的總長不變 繩的質(zhì)量 定滑輪的質(zhì)量和尺寸 滑輪上的摩擦都忽略不計 開始時 車在A點(diǎn) 左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的 左側(cè)繩繩長為H 提升時 車加速向左運(yùn)動 沿水平方向從A經(jīng)過B駛向C 設(shè)A到B的距離也為H 車經(jīng)過B點(diǎn)時的速度為vB 求車由A移到B的過程中 繩Q端的拉力對物體做的功 被豎直上拋物體的初速度與回到拋出點(diǎn)時速度大小之比為k 空氣阻力在物體運(yùn)動過程中大小不變 則重力與空氣阻力的大小之比等于 K2 1 k2 1 如圖所示 斜面的傾角為 質(zhì)量為m的物體距擋板P距離為S0 以初速度v0沿斜面下滑 物體與斜面的動摩擦因數(shù)為 物體所受摩擦力小于物體沿斜面的下滑力 若物體每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失 求物體通過的路程是多大 上端懸點(diǎn)為O的細(xì)繩長度L 1m 其下端系一小球m 自懸繩與豎直方向成60 角處由靜止釋放 若在O點(diǎn)正下方適當(dāng)位置有一水平長釘O1 當(dāng)小球運(yùn)動到最低點(diǎn)后又以O(shè)1為圓心做圓周運(yùn)動 且小球經(jīng)過圓周軌道最高點(diǎn)時繩上拉力剛好減小到零 試計算O1的確切位置 故O1位于O點(diǎn)正下方的距離為OO1 0 8m 物塊從光滑曲面上的P點(diǎn)自由滑下 通過粗糙的靜止水平傳送帶以后落到地面上的Q點(diǎn) 若傳送帶的皮帶輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動起來 使傳送帶隨之運(yùn)動 如圖所示 再把物塊放到P點(diǎn)自由滑下則 A 物塊將仍落在Q點(diǎn)B 物塊將會落在Q點(diǎn)的左邊C 物塊將會落在Q點(diǎn)的右邊D 物塊有可能落不到地面上 圖5 1 4 如圖所示 質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上 質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平射中木塊 并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動 已知當(dāng)子彈相對木塊靜止時 木塊前進(jìn)距離L 子彈進(jìn)入木塊的深度為s 若木塊對子彈的阻力f視為恒定 則下列關(guān)系式中正確的是A fL 1 2Mv2B fs 1 2mv2C fs 1 2mv02 1 2 M m v2D f L s 1 2mv02 1 2mv2 S L ACD 質(zhì)量為1kg的物體在粗糙的水平面上滑行 其動能和位移變化情況如圖所示 則物體與地面間的動摩擦因數(shù) 滑動過程持續(xù)的時間是s g取10m s2 解析 小球在圓周最低點(diǎn)時 設(shè)速度為v1則 設(shè)小球恰能通過最高點(diǎn)的速度為v2則 設(shè)轉(zhuǎn)過半個圓周過程中小球克服空氣阻力做的功為W 由動能定理得 由 解得W mgR 2 選項C正確 答案 C 物體質(zhì)量為10kg 在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面向上運(yùn)動 斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為0 1 當(dāng)物體運(yùn)動到斜面中點(diǎn)時 去掉拉力F 物體剛好能運(yùn)動到斜面頂端停下 斜面傾角為30 求拉力F多大 g取10m s2 電動機(jī)通過一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體 繩的拉力不能超過120N 電動機(jī)的功率不能超過1200W 要將此物體由靜止起吊用最快方式吊高90m 已知此物體在被吊高接近90m時已開始以最大速度勻速上升 所需時間為多少 總質(zhì)量為M的列車 沿平直軌道勻速前進(jìn) 末節(jié)車廂質(zhì)量為m 在行駛中途脫鉤 司機(jī)發(fā)現(xiàn)后關(guān)閉發(fā)動機(jī)時 機(jī)車已經(jīng)駛了L 設(shè)運(yùn)動阻力與質(zhì)量成正比 機(jī)車發(fā)動機(jī)關(guān)閉前牽引力是恒定的 則兩部分停止運(yùn)動時 它們之間的距離是多少