動(dòng)能和動(dòng)能定理25414PPT課件

1、 什么是動(dòng)能？物體在什么情況下具有動(dòng)能？ 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。想一想： 能不能說“運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量就是動(dòng)能”呢？第1頁/共26頁第2頁/共26頁 物體的動(dòng)能可能和什么因素有關(guān)呢？物體的質(zhì)量物體的速度質(zhì)量越大，動(dòng)能越大速度越大，動(dòng)能越大第3頁/共26頁一、動(dòng)能的表達(dá)式 設(shè)物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力的作用下發(fā)生一段位移，速度由v1增加到v2，如圖所示。試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，推導(dǎo)出力對物體做功的表達(dá)式。 v1v2lFF第4頁/共26頁v1v2lFF根據(jù)牛頓第二定律 F=ma而v22-v12=2al即：avvl22122把F、l的表達(dá)式代入到W=Fl,可得F做

2、的功avvmaW2)(2122也就是：21222121mvmvW第5頁/共26頁 因?yàn)檫@個(gè)量在過程終了時(shí)和過程開始時(shí)的差，正好等于力對物體所做的功，所以“ ”應(yīng)該就是我們尋找的動(dòng)能表達(dá)式。12mv2 “力對初速度為零的物體所做的功與物體速度的二次方成正比?！?這也印證了我們的猜想。第6頁/共26頁 我們說質(zhì)量為m的物體，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能是：Ek=12mv2標(biāo)量：只有大小沒有方向， 且無負(fù)值；單位：=1Nm=1J1kgm/s2m1kgm2/s2= 狀態(tài)量：與物體的速度相對應(yīng)第7頁/共26頁計(jì)算一下物體的動(dòng)能：1Ek=2mv2= 173（7.2 103）2J=4.48 109J12 我國在19

3、70年發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為173kg，運(yùn)動(dòng)速度為7.2km/s，它的動(dòng)能第8頁/共26頁 短跑運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m=60kg,此刻的速度v=6m/s,他現(xiàn)在的動(dòng)能是多少？1Ek=2mv2= 60 62J=1080J12第9頁/共26頁二、動(dòng)能定理W= - 12mv1212mv22我們可以把 寫成 W = Ek2- Ek1 力在一個(gè)過程中對物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理=Ek第10頁/共26頁 動(dòng)能的變化與哪個(gè)力做的功有關(guān)呢？情況一：光滑水平面上的1kg的物體初速度2m/s，在與速度方向相同的拉力F=2N作用下發(fā)生的位移是1m。情況二：粗糙水平面上的1k

4、g的物體初速度2m/s，在與速度方向相同的拉力F=2N作用下發(fā)生的位移是1m，其動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4。2J02J2J2J-4J-2J-2J第11頁/共26頁 W 為所有力對物體做的總功；W = Ek2- Ek1 Ek不為負(fù)值，但Ek2- Ek1有正有負(fù)； 動(dòng)能定理的應(yīng)用。力對物體做正功 Ek2- Ek10 動(dòng)能增加力對物體做負(fù)功 Ek2- Ek10 動(dòng)能減少力對物體做功為0 Ek2- Ek1=0 動(dòng)能不變第12頁/共26頁例1： 一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0103kg,起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移達(dá)到l=5.3102m時(shí)，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

5、量的0.02倍。求飛機(jī)受到的牽引力。解：飛機(jī)的初動(dòng)能Ek1= 0,末動(dòng)能 Ek2= 。合力F做的功 W=Fl 根據(jù)動(dòng)能定理，則 F合l= -0 （F-kmg）l= - 0 F= +kmg代入數(shù)值：F=1.8104N12mv212mv2212mv22mv22l第13頁/共26頁 若用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律來解這個(gè)題呢？FF阻解：根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 v2-v02=2ax a= =3.4m/s2根據(jù)牛頓第二定律F=ma F -F阻=ma F=ma+F阻=ma+kmg =m(a+kg)=1.8104NV2-02l第14頁/共26頁解：根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 v2-v02=2ax a= =0.34m/s2根據(jù)牛頓

6、第二定律F=ma F-F阻=ma F=ma+F阻=ma+kmg =m(a+kg)=1.8104Nv2-02l解：根據(jù)動(dòng)能定理 W = Ek2- Ek1 ，則 F合l= -0 （F-kmg）l= - 0 F= +kmg代入數(shù)值：F=1.8104N12mv2mv22l12mv2第15頁/共26頁 在不涉及加速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間時(shí)，利用動(dòng)能定理解決力學(xué)問題更簡捷。 動(dòng)能定理不但適用于恒力做功和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況，而且適用于變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)。第16頁/共26頁小結(jié)1.動(dòng)能的表達(dá)式；Ek=12mv22.動(dòng)能定理的理解；W = Ek2- Ek13.動(dòng)能定理的應(yīng)用。第17頁/共26頁練習(xí)： 一輛質(zhì)量為m、速度

7、為v0的汽車在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后與水平地面滑行了距離 l 后停了下來。試求汽車受到的阻力。F阻l第18頁/共26頁解：汽車的初、末動(dòng)能分別為 和0，阻力F阻做的功為-F阻l 。應(yīng)用動(dòng)能定理，有 -F阻 l = 0 - 得 F阻 = 則，汽車所受的阻力大小為 ， 方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。 12mv0212mv02mv022lmv022l第19頁/共26頁作業(yè)： P21 第2題 第4題第20頁/共26頁第21頁/共26頁第22頁/共26頁利用動(dòng)能定理解題的方法1. 1. 明確研究對象、研究過程，找出初、末狀態(tài)的速度情況2. 2. 要對物體進(jìn)行正確受力分析（包括重力），明確各力的做功大小及正負(fù)情況有些力在運(yùn)動(dòng)過程中不是始終存在，若物體運(yùn)動(dòng)過程中包含幾個(gè)物理過程，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)受力情況均發(fā)生變化，因而在考慮外力做功時(shí)，