高中物理新课标人教版教学课件：第7章7 动能和动能定理

高中物理新课标人教版教学课件：第7章7 动能和动能定理

7 动能和动能定理 1.正确理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算。 2.正确理解动能定理，知道动能定理的适用条件，会 用动能定理进行计算。 3.会进行动能定理的推导。 4.会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解 题的步骤。 复习引入：2W v 物体动能表达式中可能包含v2这个因子。 动能的决定因素 设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F 的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如何 用m和v表示力F做的功。 根据牛顿第二定律 2 2 2 1 2v v al- = F ma= 2 2 2 1 2 v vl a -= W Fl= 2 2 2 1 2 v vma a -= 2 2 2 1 1 1 2 2mv mv= - 21 2 mv 21 2 mv 2 2 2 1 1 1 2 2W mv mv= - 从上面式子可以看出， 很可能是一个具 有特定意义的物理量。因为这个量在过程终了时 和过程开始时的差，刚好等于力对物体做的功， 所以 应该是我们寻找的动能的表达式。 功的表达式为： 1.定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。 2.动能的大小： 3.单位：焦（J） 4.说明： （1）动能是标量，只有大小，没有方向。 （2）动能只有正值，没有负值。 2 k 2 1 vmE  一、动能 水的动能 动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬 时值，也就具有不同的动能，一般都以地面为参考系研究 物体的运动。 人和豹的动能 例1.下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是 ( ) A．甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍 B．甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍 C．甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍 D．质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙 向西运动 CD 二、动能定理 2 1 2 2 2 1 2 1 mvmvW 合 2 2 1 mvEk  合外力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在 这个过程中的动能的变化，这个结论叫做动能定理。 12 kk EEW 合 对动能定理的理解 1.动能定理中的功是合外力做的总功 总功的求法： （1） W合= F合l cos （ 为合外力与运动方向的夹角） （2） W合=W１＋W2 ＋…＋ Wn 12 kk EEW 总 2.合外力做正功，动能增加 合外力做负功，动能减少 3.适用范围：无范围，也无限制，应用最广泛！不管恒 力、变力做功；直线、曲线运动；是否接触；时间长 短…… 例2.一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，当起飞过程 中从静止开始滑跑的路程为l＝5.3×102ｍ时，达到起飞 速度v＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机 重量的k倍(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力。 Ff G N 解：①常规方法 2 2v al 2 2 va l  F kmg ma  2 41.8 102 mvF kmg Nl     ②动能定理法 Fl 2 41.8 102 mvF kmg Nl     k k kW E E E   合 末 初 kmgl 21 2 mv 0 1.选择研究对象，分析研究对象的受力情况。 2.计算研究对象所受各力在运动过程中对物体做功的 大小和正负。 3.明确物体在运动过程中始、末状态动能的值。 4.根据动能定理，列出具体方程式。 5.代入数值，计算结果。 关键： 1.正确计算物体所受外力做的总功 ； 2.明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。 三、解题要点 总结：动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和 时间，而只与物体的初末状态有关。在处理物理问题时， 应优先考虑应用动能定理。 BC1.质量一定的物体（ ） A.速度发生变化时，动能一定发生变化 B.速度发生变化时，动能不一定发生变化 C.速度不变时，其动能一定不变 D.动能不变时，速度一定不变 2.一质量为1kg的物体被人用手由静止向上托高1m，这时 物体的速度是2m/s，下列说法正确的是( ) A.手对物体做功10J B.合外力对物体做功12J C.合外力对物体做功2J D.物体克服重力做功2J C 3.质量为8g的子弹以400m/s的速度水平射入厚度为5cm的 钢板，射出后的速度为100m/s，求子弹克服阻力所做的功 以及子弹受到的平均阻力。 子 弹 vv0 2 0 2 2 1 2 1 vmvmW f  解：子弹射入钢板的过程中，在竖直的方向受到的重力和 支持力的作用互相抵消，在水平方向受到阻力为Ff ，如图 所示。根据动能定理得 F f J600 J)400100(008.02 1 22  N102.1N05.0 600 4  s WF f f 子弹克服阻力做功为600J 解：汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示。 F G FN Ff 重力和支持力不做功,只有牵引力和阻力做功。 WF=Fs,Wf =Ff scos180º=–0.02mgs 4.汽车在水平的高速公路上做匀加速直线运动，通过100m 的距离后，速度由10m/s 增加到30m/s，汽车的质量为 2×103kg，汽车前进时所受的阻力为车重的0.02倍,求汽 车牵引力所做的功以及牵引力大小。 2 0 2 2 1 2 1 vmvmWW fF  J104.8 5 s WF F 根据动能定理得 fF WvmvmW  2 0 2 2 1 2 1 N104.8N100 104.8 3 5  )02.0()(2 1 2 0 2 gsmvvm  由WF=Fs得牵引力大小为 5.一铅球从高出地面H米处由静止自由落下， 不考虑空气阻力，落至地面后陷入地面h米深 处停止，若球的质量为m，求球在落入地面以 下的过程中受到的平均阻力？ H h mg mg f 解法一：分段列式 21 02mgH mv 自由下落： 210 2mgh f h mv  沙坑减速： 解法二：全程列式 ( ) 0mg H h f h   h hHmgf )(  h hHmgf )(  6.某人从距地面25m高处斜上抛出 一小球，小球质量100g，出手时 速度大小为10m/s,落地时速度大 小为16m/s，取g=10m/s2，试求： (1)人抛球时对小球做多少功？ (2)小球在空中运动时克服阻力做 功多少？ V0 H V 2 0 1 02W mv 人解：(1)人抛球： 2 2 0 1 1 2 2fmgH W mv mv   (2)球在空中： 注意：列式时要注意W合和△Ek的正负 代入数据解得 J5 JWf 2.17 所以克服阻力做了17.2J的功 投篮 7.质量为m的跳水运动员从高为H的跳台上以速率v1 起跳， 落水时的速率为v2 ，运动中受到空气阻力，那么运动员起 跳后在空中运动克服空气阻力所做的功是多少？ V1 H V2 解： 对象—运动员 过程---从起跳到落水 受力分析---如图所示 f mg 由动能定理 KEmvmvW  2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 1 2 1 mvmvWmgH f  2 1 2 2 2 1 2 1 mvmvmgHWf  所以克服阻力做功为 2 2 2 1 1 1mgH mv mv2 2   导弹的动能 风的动能应用：风力发电 飞 针 穿 玻 璃 扑克穿木板 生活中的动能 1.动能：物体由于运动而具有的能。 2.动能定理: 合外力对物体做的总功，等于物体动能的变化。 21 2kE mv= 2 2 2 1 1 1 2 2W mv mv总＝ - 2 1k kW E E总 = - 3.应用动能定理解题步骤: (1)确定研究对象及运动过程 (2)分析物体在运动过程中的受力情况，明确每个力是 否做功，是做正功还是负功 (3)明确初状态和末状态的动能，写出始末状态动能的 表达式 (4)根据动能定理列原始方程求解。