《动能和动能定理》PPT课件.ppt
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1、新课标人教版课件系列高中物理必修必修第一课时一一. . 动能动能1.1.物体由于运动而具有的能叫动能物体由于运动而具有的能叫动能2.2.动能的大小:动能的大小:221mvEK3.3.动能是标量动能是标量4.4.动能是状态量,也是相对量因为为瞬时速度,且与参考动能是状态量,也是相对量因为为瞬时速度,且与参考系的选择有关系的选择有关, ,公式中的速度一般指相对于地面的速度公式中的速度一般指相对于地面的速度 5.5.动能的单位与功的单位相同动能的单位与功的单位相同-焦耳焦耳. .6.6.动能与动量大小的关系:动能与动量大小的关系:mPEK22KmEP2一个物体的动量发生变化,它的动能不一定变化一个物
2、体的动一个物体的动量发生变化,它的动能不一定变化一个物体的动能发生变化,它的动量一定变化能发生变化,它的动量一定变化二、动能定理二、动能定理1.1.合外力合外力所做的功等于物体所做的功等于物体动能的变化动能的变化, ,这个结论叫做这个结论叫做动能定理动能定理. .KEmvmvW21222121合合2.2.动能定理的理解及应用要点动能定理的理解及应用要点: :(1)(1)等式的左边为各个力做功的代数和,正值代表正功,等式的左边为各个力做功的代数和,正值代表正功,负值代表负功。等式右边动能的变化,指末动能负值代表负功。等式右边动能的变化,指末动能E EK2K2=1/2mv=1/2mv2 22 2与
3、初能与初能E EK1K1=1/2mv=1/2mv1 12 2之差之差. .(2)“(2)“增量增量”是末动能减初动能是末动能减初动能EEK K0 0表示动能增加,表示动能增加,EEK K0 0表示动能减小表示动能减小(3)(3)在动能定理中在动能定理中, ,总功指各外力对物体做功的代数总功指各外力对物体做功的代数和这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、和这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力或其他的力等电场力或其他的力等(4)(4)动能定理适用动能定理适用单个单个物体,对于物体系统尤其是具有物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理由于相对运动的物体系统
4、不能盲目的应用动能定理由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化内能)的转化(5)(5)各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不同时,分别求力做功,然后求代数和同时,分别求力做功,然后求代数和(6)(6)有些力在物体运动全过程中不是始终存在的,若物有些力在物体运动全过程中不是始终存在的,若物体运动过程中包含几个物理过程,物体运动状态、受体运动过程中包含几个物理过程,物体运动状态、受力等情况均发生变化,因而在考虑外力做功时,必须力等情况均发生变化,因而在考虑外力做功时,必须根据不同情
5、况分别对待根据不同情况分别对待. .(7)(7)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系. .一般一般以地面为参考系以地面为参考系. .(8)(8)若物体运动过程中包含几个不同的物理过程,解题时可以分若物体运动过程中包含几个不同的物理过程,解题时可以分段考虑段考虑. . 若有能力,可视全过程为一整体,用动能定理解题若有能力,可视全过程为一整体,用动能定理解题. .(9)(9)动能定理中涉及的物理量有、动能定理中涉及的物理量有、等,等,在处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑使用动能定理。在处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑使用动能定理
6、。由于只需从力在整个位移内的功和这段位移始末两状态动能变由于只需从力在整个位移内的功和这段位移始末两状态动能变化去考察,无需注意其中运动状态变化的细节,又由于动能和化去考察,无需注意其中运动状态变化的细节,又由于动能和功都是标量,无方向性,无论是直线运动或曲线运动,计算都功都是标量,无方向性,无论是直线运动或曲线运动,计算都有会特别方便。有会特别方便。 总之,无论做何种运动,只要不涉及加速度和时间,就可考总之,无论做何种运动,只要不涉及加速度和时间,就可考虑应用动能定理解决动力学问题。虑应用动能定理解决动力学问题。例例1、 钢球从高处向下落,最后陷入泥中,如果空钢球从高处向下落,最后陷入泥中,
7、如果空气阻力可忽略不计,陷入泥中的阻力为重力的气阻力可忽略不计,陷入泥中的阻力为重力的n 倍,倍,求:钢珠在空中下落的高度求:钢珠在空中下落的高度H与陷入泥中的深度与陷入泥中的深度h 的的比值比值 H h =? 解解: 画出示意图并分析受力如图示:画出示意图并分析受力如图示:hHmgmgf 由动能定理,选全过程由动能定理,选全过程mg(H+h)nmgh=0 H + h = n h H : h = n - 1练习练习1 1、放在光滑水平面上的某物体,在水平恒力、放在光滑水平面上的某物体,在水平恒力F F的作用下,由静止开始运动,在其速度由的作用下,由静止开始运动,在其速度由0 0增加到增加到v
8、v和由和由v v增加到增加到2v2v的两个阶段中,的两个阶段中,F F对物体所做的功之对物体所做的功之比为比为 ( )( ) A.11 A.11 B.12 B.12 C.13 C.13 D.14 D.14C 例例2如右图所示,水平传送带保持如右图所示,水平传送带保持 1m/s 的速度运动。一质的速度运动。一质量为量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为的物体与传送带间的动摩擦因数为0.2。现将该物体无。现将该物体无初速地放到传送带上的初速地放到传送带上的A点,然后运动到了距点,然后运动到了距A点点1m 的的B点,点,则皮带对该物体做的功为则皮带对该物体做的功为 ( ) A. 0.5J B. 2
9、J C. 2.5J D. 5J 解解: 设工件向右运动距离设工件向右运动距离S 时,速度达到传送带的速度时,速度达到传送带的速度v,由,由动能定理可知动能定理可知 mgS=1/2mv2解得解得 S=0.25m,说明工件未到达,说明工件未到达B点时,速度已达到点时,速度已达到v,所以工件动能的增量为所以工件动能的增量为 EK = 1/2 mv2 = 0.511= 0.5J AAB练习练习2 2、两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的、两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的质量之比质量之比mm1 1mm2 2=12=12,速度之比,速度之比v v1 1vv2 2=21=21,两车急刹车后甲车滑行的最大
10、距离为两车急刹车后甲车滑行的最大距离为s s1 1,乙车滑行,乙车滑行的最大距离为的最大距离为s s2 2,设两车与路面间的动摩擦因数相,设两车与路面间的动摩擦因数相等,不计空气阻力,则等,不计空气阻力,则( )( ) A.s A.s1 1ss2 2=12=12 B.s B.s1 1ss2 2=11=11 C.s C.s1 1ss2 2=21=21 D.s D.s1 1ss2 2=41=41D 如下图所示,一个质量为如下图所示,一个质量为m的小球从的小球从A点由静止开始滑点由静止开始滑到到B点,并从点,并从B点抛出,若在从点抛出,若在从A到到B的过程中,机械能损失为的过程中,机械能损失为E,小
11、球自,小球自B点抛出的水平分速度为点抛出的水平分速度为v,则小球抛出后到达最高,则小球抛出后到达最高点时与点时与A点的竖直距离是点的竖直距离是 。例例3、AB解解: 小球自小球自B点抛出后做斜上抛运动点抛出后做斜上抛运动,水平方向做匀速直线运动水平方向做匀速直线运动,到最高点到最高点C的速度仍为的速度仍为v ,设设AC的高度差为的高度差为hvCh由动能定理由动能定理, AB Cmgh E=1/2mv2 h=v2/2g+E/mgv2/2g+E/mg 练习练习3 3、下列关于运动物体所受的合外力、合外、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系,正确的是力做功和动能变化的关系,正确的
12、是 A A如果物体所受的合外力为零,那么,合外力对如果物体所受的合外力为零,那么,合外力对 物体做的功一定为零物体做的功一定为零 B B如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一定为零定为零 CC物体在合外力作用下作变速运动,动能一定变物体在合外力作用下作变速运动,动能一定变化化 D D物体的动能不变,所受的合外力必定为零物体的动能不变,所受的合外力必定为零A 质量为质量为m的跳水运动员从高为的跳水运动员从高为H的跳台上以速率的跳台上以速率v1 起跳起跳,落水时的,落水时的速率为速率为v2 ,运动中遇有空气阻力,那么运动员起跳后,运动中遇有空气阻力,那么运
13、动员起跳后在空中运动克服空气阻在空中运动克服空气阻力所做的功是多少?力所做的功是多少?V1HV2解:解:对象对象运动员运动员过程过程-从起跳到落水从起跳到落水受力分析受力分析-如图示如图示fmg由动能定理由动能定理KEmvmvW21222121合合21222121mvmvWmgHf21222121mvmvmgHWf例例4.练习练习4 4、一质量为、一质量为1kg1kg的物体被人用手由静止的物体被人用手由静止向上提升向上提升1m1m,这时物体的速度,这时物体的速度2 m/s2 m/s,则下,则下列说法正确的是列说法正确的是 ( )( )V=2m/sh=1mFFA A手对物体做功手对物体做功 12
14、J12JB B合外力对物体做功合外力对物体做功 12J12JCC合外力对物体做功合外力对物体做功 2J2JD D物体克服重力做功物体克服重力做功 10 J10 JmgA C D 例例5.5.如图所示,质量为如图所示,质量为mm的物块从高的物块从高h h的斜面顶端的斜面顶端OO由静止开始滑下,最后由静止开始滑下,最后停止在水平面上停止在水平面上B B点。若物块从斜面顶端以初速度点。若物块从斜面顶端以初速度v v0 0沿斜面滑下,则停止在沿斜面滑下,则停止在水平面的上水平面的上CC点,已知,点,已知,AB=BC , AB=BC , 则物块在斜面上克服阻力做的功则物块在斜面上克服阻力做的功为为 。(
15、设物块经过斜面与水平面交接点处无能量损。(设物块经过斜面与水平面交接点处无能量损失)失)CABmhO解:解:设物块在斜面上克服阻力做的功为设物块在斜面上克服阻力做的功为W1, 在在AB或或BC段克服阻力做的功段克服阻力做的功W2由动能定理由动能定理 OBmgh -W1 W2= 0OCmgh -W1 2W2= 0 - 1 /2 mv02 W1 =mgh1 /2 mv02 mgh1 /2 mv02 练习练习5 5某人在高某人在高h h处抛出一个质量为处抛出一个质量为mm的物体的物体不计空气阻力,物体落地时的速度为不计空气阻力,物体落地时的速度为v v,这人对物体,这人对物体所做的功为:所做的功为:
16、( ) ( ) A Amghmgh B Bmvmv2 2/2/2 C Cmgh+mvmgh+mv2 2/2/2 D Dmvmv2 2/2- mgh/2- mghD 例例6. 6. 斜面倾角为斜面倾角为 ,长为,长为L L, ABAB段光滑,段光滑,BCBC段粗糙,段粗糙,AB =L/3, AB =L/3, 质量为质量为mm的木块从斜面顶端无初速下滑,到达的木块从斜面顶端无初速下滑,到达CC端时速度刚好为零。求物体和端时速度刚好为零。求物体和BCBC段段间的动摩擦因数间的动摩擦因数 。BACL分析分析:以木块为对象,下滑全过程用动能定理:以木块为对象,下滑全过程用动能定理:重力做的功为重力做的功
17、为mgLsinWG摩擦力做功为摩擦力做功为 mgLcos32Wf支持力不做功支持力不做功, ,初、末动能均为零。初、末动能均为零。由动能定理由动能定理 mgLsin -2/3 mgLcos =0可解得可解得tg 23 点评:点评:用动能定理比用牛顿定律和运动学方程解题方便得多。用动能定理比用牛顿定律和运动学方程解题方便得多。 练习练习6.6.竖直上抛一球,球又落回原处,已知空气竖直上抛一球,球又落回原处,已知空气阻力的大小正比于球的速度阻力的大小正比于球的速度( )( )(A A) 上升过程中克服重力做的功大于下降过程中上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重重 力做的功力做的功(B B) 上
18、升过程中克服重力做的功等于下降过程中重上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功力做的功(CC) 上升过程中克服重力做功的平均功率大于下上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降降 过程中重力做功的平均功率过程中重力做功的平均功率(D D) 上升过程中克服重力做功的平均功率等于下上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率降过程中重力做功的平均功率B 、C例例7.7.将小球以初速度将小球以初速度v v0 0竖直上抛,在不计空气阻力的竖直上抛,在不计空气阻力的理想状况下,小球将上升到某一最大高度。由于有空理想状况下,小球将上升到某一最大高度。由于有空气阻力,小球实际上升的
19、最大高度只有该理想高度的气阻力,小球实际上升的最大高度只有该理想高度的80%80%。设空气阻力大小恒定,求小球落回抛出点时的。设空气阻力大小恒定,求小球落回抛出点时的速度大小速度大小v?v?解:有空气阻力和无空气阻力两种情况下分别在上升解:有空气阻力和无空气阻力两种情况下分别在上升过程对小球用动能定理:过程对小球用动能定理: vv /fGGf2021mvmgH 和和20218 . 0mvHfmg可得可得H=vH=v0 02 2/2g/2g,mgf41 再以小球为对象,在有空气阻力的情况下对上升再以小球为对象,在有空气阻力的情况下对上升和下落的全过程用动能定理。全过程重力做的功为零,和下落的全过
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