物理：4.3《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》課件(粵教版必修2).ppt

探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 動(dòng)能定理,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,3、會(huì)用動(dòng)能定理解決力學(xué)題，知道用動(dòng)能定理解題的步驟。,1、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。,2、理解動(dòng)能定理的推導(dǎo)過程。,1、概念：物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能量叫做動(dòng)能。,一、動(dòng)能,物體的運(yùn)動(dòng)速度越快，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。,2、定義：物理學(xué)中把物體的質(zhì)量與它的速度平方乘積的一半定義為物體的動(dòng)能，用Ek表示，即：,定義式：,3、性質(zhì)：,動(dòng)能是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。,動(dòng)能是標(biāo)量，只有大小，沒有方向。,單位：“焦耳” （J ）,1、關(guān)于動(dòng)和能的關(guān)系，正確的是： A.能是物體具有做功的本領(lǐng) B.功是能量轉(zhuǎn)化的量度 C.功是在物體狀態(tài)發(fā)生變化過程中的過程量,能是物體的狀態(tài)量. D.動(dòng)和能具有相同的單位,它們的意義完全相同.,2、對于一定質(zhì)量的物體,正確的說法是: A、物體質(zhì)量發(fā)生變化，動(dòng)能也一定變化。 B、物體速度不變，動(dòng)能也一定不變。 C、物體動(dòng)能發(fā)生變化，速度也一定變化。 D、物體動(dòng)能不變，速度也一定不變。,練習(xí)：,3、改變汽車的質(zhì)量和速度，都能使汽車的動(dòng)能發(fā)生變化，在下面幾種情況中，汽車的動(dòng)能是原來2倍的是： A、質(zhì)量不變，速度變?yōu)樵瓉淼?倍 B、質(zhì)量和速度都變?yōu)樵瓉淼?倍 C、質(zhì)量減半，速度變?yōu)樵瓉淼?倍 D、質(zhì)量變?yōu)樵瓉?倍，速度減半,4、當(dāng)重力對物體做正功時(shí)，物體的重力勢能和動(dòng)能可能的變化情況，下面哪些說法正確： A、重力勢能一定增加，動(dòng)能一定減小 B、重力勢能一定減小，動(dòng)能一定增加 C、重力勢能不一定減小，動(dòng)能一定增加 D、重力勢能一定減小，動(dòng)能不一定增加,5、關(guān)于動(dòng)能的理解，下列說法正確的是： A、動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài) B、動(dòng)能不可能是負(fù)的 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、物體的加速度為零，其動(dòng)能不變,1、內(nèi)容：合外力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。,2、推導(dǎo)：,二、動(dòng)能定理：,3、數(shù)學(xué)表達(dá)式：,W合=Ek=Ek末-Ek初,Ek是物體動(dòng)能的增量;Ek0時(shí), 動(dòng)能增加, Ek0時(shí), 動(dòng)能減少.,4、含義：,動(dòng)能定理反映了：力對空間的積累效果使物體的動(dòng)能發(fā)生變化。,W合為外力做功的代數(shù)和,即總功,例1.A、B兩物體放在光滑的水平面上，分別在相同的水平恒力作用下，由靜止開始通過相同的位移，若A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，則在這一過程中： A.A獲得的動(dòng)能大 B.B獲得的動(dòng)能大 C.A、B獲得的動(dòng)能一樣大 D.無法比較誰獲得的動(dòng)能大,例2.一輛質(zhì)量為m、速度為v0的汽車在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在水平地面上滑行了距離l后停下，試求汽車受到的阻力F阻大小。,三、動(dòng)能定理的討論：,W合 =Ek = Ek末 - Ek初,動(dòng)能定理說明外力所做的總功是物體動(dòng)能變化的量度， 其外力可以是一個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力。,若W0，Ek2-Ek10,即Ek2Ek1，說明外力為動(dòng)力，在動(dòng)力作用下物體作加速運(yùn)動(dòng)：即外力對物體做正功，它的值等于物體動(dòng)能的增加量。反之表示外力作負(fù)功，它的值等于物體動(dòng)能的減小量。,動(dòng)能定理只涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中各外力做功的代數(shù)和及物體初末兩狀態(tài)的動(dòng)能；而不考慮運(yùn)動(dòng)過程中的各細(xì)節(jié)情況，如a，t等。因此應(yīng)用動(dòng)能定理解題比較方便。尤其是物體在變力 情況下。,若W=0，即Ek2=Ek1，表示外力對物體不作功，物體動(dòng)能不變。,四、動(dòng)能定理的應(yīng)用：,應(yīng)用范圍：可用于恒力，也可用于變力 既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。,應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟： 確定研究對象,明確它的運(yùn)動(dòng)過程; 并建立好模型。 分析物體在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況,明確各個(gè)力是否做功,是正功還是負(fù)功; 明確初狀態(tài)和末狀態(tài)的動(dòng)能(可分段、亦可對整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程). 用W總=Ek=Ek2 -Ek1列方程求解.,應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟,例2、用拉力F拉一個(gè)質(zhì)量為m的木箱由靜止開始在水平冰道上移動(dòng)了S,拉力F跟木箱前進(jìn)的方向的夾角為,木箱與冰道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,求木箱獲得的速度.,例1、一架飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0103Kg,起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為S=5.3102m時(shí),達(dá)到起飛速度v=60m/s.在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是重量的0.02倍,求飛機(jī)受到的牽引力?,例3、物體從高出地面H處自由落下，不計(jì)空氣阻 力，落至地面掉入沙坑h停止，求物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？,解法一:分過程處理 解法二:整體法,例4、一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)恒力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),速度達(dá)到V,然后換成一個(gè)方向相反大小為3F的恒力作用,經(jīng)過一段時(shí)間后,質(zhì)點(diǎn)回到出發(fā)點(diǎn),求質(zhì)點(diǎn)回到原出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度.,用動(dòng)能定理解決變力做功的方法: 一般不直接求功,而是先分析動(dòng)能變化,再由動(dòng)能定理求功.,例1從高為h處水平地拋出一個(gè)質(zhì)量為m的小球,落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)水平距離為s,求拋球時(shí)人對球所做的功.,分析和解答本題中人對球做的功不能用Fs求出,只能通過做功等于小球動(dòng)能的變化這個(gè)關(guān)系求,小球初速度為零,拋出時(shí)末速度即平拋運(yùn)動(dòng)的初速度,v=s /t,所以拋球時(shí)所做的功為: W=mv2/2-0=ms2g/4h,練習(xí):質(zhì)量為m的汽車,啟動(dòng)后在發(fā)動(dòng)機(jī)的功率保持不變的條件下行駛,經(jīng)時(shí)間t前進(jìn)距離為s后,速度達(dá)量大值v,若行駛中受到的阻力大小不 變,求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率?,例2如圖4-12所示,質(zhì)量為m 的物體靜放在水平光滑的平臺上,系在物體上的繩子跨過光滑的定滑輪由地面以速度v0向右勻速走動(dòng)的人拉著,設(shè)人從地面上且從平臺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: A.mv02/2; B.mv02; C.2mv02/3; D.3mv02/8.,可見,用動(dòng)能定理解決變力做功是一種常用方法,解此類問題關(guān)鍵是分清各力做功情況和初末動(dòng)能.,1.動(dòng)能定理的另一種表示:W合=W1+=EK。 2.運(yùn)用動(dòng)能定理對復(fù)雜過程列式求解的方法：分段列式法；全程列式法。,例1、質(zhì)量為1kg物體與水平面間摩擦力為5N,在10N水平力作用下由靜止開始前進(jìn)2m后撤去外力,再前進(jìn)1m,此時(shí)物體仍在運(yùn)動(dòng),其速度為多大?物體最終停止運(yùn)動(dòng),其經(jīng)過的全部位移為多大?,