高中物理必修二動(dòng)能與動(dòng)能定理課件

1、7 7動(dòng)能和動(dòng)能定理知識(shí)回顧彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能由于物體發(fā)生彈性形變且物體間有彈力相互作用而具有的能彈性勢(shì)能定義：Ep=kx標(biāo)量彈力做負(fù)功彈性勢(shì)能增減符號(hào)：彈力做正功彈性勢(shì)能減小焦耳J單位：Ep重力勢(shì)能定義：定義定義由于物體被舉高而具有的能表達(dá)式表達(dá)式重力勢(shì)能：Ep=mgh彈性勢(shì)能：重力勢(shì)能：彈性勢(shì)能：矢量性矢量性勢(shì)能與力做功的關(guān)系勢(shì)能與力做功的關(guān)系重力做正功重力勢(shì)能減小重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加重力勢(shì)能重力勢(shì)能運(yùn)用類比方運(yùn)用類比方法相對(duì)0勢(shì)能面而言相對(duì)彈簧原長(zhǎng)而言該處勢(shì)能為0能量機(jī)械能主要研究勢(shì)能動(dòng)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能 主要研究概念定義表達(dá)式矢量性符號(hào)和單位力做功與其變化關(guān)系概念定義表達(dá)式矢量性符號(hào)和

2、單位合力做功與其變化關(guān)系在本章在本章“1 1追尋守恒量追尋守恒量”中，已經(jīng)知道中，已經(jīng)知道龍卷風(fēng)龍卷風(fēng)海嘯海嘯風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)與物體的質(zhì)量和速度有關(guān) 結(jié)論：結(jié)論：物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就 越大。越大。 那么，動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量那么，動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量的關(guān)系呢？的關(guān)系呢？一、探究動(dòng)能的表達(dá)式一、探究動(dòng)能的表達(dá)式重力做功重力做功WG重力勢(shì)能重力勢(shì)能mgh彈力做功彈力做功WF外力做功外力做功 w w彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能kx2/2動(dòng)能表達(dá)式？動(dòng)能表達(dá)式？推導(dǎo)推導(dǎo)F做功表達(dá)式的過(guò)程做功表達(dá)式的過(guò)程W=F

3、LL= (v22 v12 )/2aa=F/mW=?W mv22 mv12末態(tài)初態(tài)二二.動(dòng)能動(dòng)能我們對(duì)動(dòng)能的表達(dá)式我們對(duì)動(dòng)能的表達(dá)式2的理解的理解1 1、動(dòng)能是、動(dòng)能是標(biāo)量標(biāo)量，且只有，且只有正值正值，動(dòng)能只與物體的速，動(dòng)能只與物體的速度大小有關(guān)，與速度方向無(wú)關(guān)。度大小有關(guān)，與速度方向無(wú)關(guān)。2 2、動(dòng)能是、動(dòng)能是狀態(tài)量狀態(tài)量. .V V是是瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度。在某一時(shí)刻，物。在某一時(shí)刻，物體具有一定的速度，也就具有一定的動(dòng)能。體具有一定的速度，也就具有一定的動(dòng)能。3 3、動(dòng)能具有、動(dòng)能具有相對(duì)性相對(duì)性，對(duì)不同的參考系，物體速度，對(duì)不同的參考系，物體速度有不同的瞬時(shí)值，也就具有不同的動(dòng)能，一般都有不

4、同的瞬時(shí)值，也就具有不同的動(dòng)能，一般都以地面為參考系研究物體的運(yùn)動(dòng)。以地面為參考系研究物體的運(yùn)動(dòng)。 我們知道，運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。當(dāng)鳥(niǎo)兒與飛機(jī)相對(duì)而行時(shí)，雖然鳥(niǎo)我們知道，運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。當(dāng)鳥(niǎo)兒與飛機(jī)相對(duì)而行時(shí)，雖然鳥(niǎo)兒的速度不是很大，但是飛機(jī)的飛行速度很大，這樣對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)，兒的速度不是很大，但是飛機(jī)的飛行速度很大，這樣對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)，鳥(niǎo)兒的速度就很大。速度越大，撞擊的力量就越大。鳥(niǎo)兒的速度就很大。速度越大，撞擊的力量就越大。比如一只比如一只0.450.45千克的鳥(niǎo)，撞在速度為每小時(shí)千克的鳥(niǎo)，撞在速度為每小時(shí)8080千米的飛機(jī)上時(shí)，千米的飛機(jī)上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生就會(huì)產(chǎn)生15001500牛頓的力，要是撞在速度為

5、每小時(shí)牛頓的力，要是撞在速度為每小時(shí)960960千米的飛機(jī)上，千米的飛機(jī)上，那就要產(chǎn)生那就要產(chǎn)生21.621.6萬(wàn)牛頓的力。如果是一只萬(wàn)牛頓的力。如果是一只1.81.8千克的鳥(niǎo)撞在速度為每千克的鳥(niǎo)撞在速度為每小時(shí)小時(shí) 700700千米的飛機(jī)上，產(chǎn)生的沖擊力比炮彈的沖擊力還要大。所千米的飛機(jī)上，產(chǎn)生的沖擊力比炮彈的沖擊力還要大。所以渾身是肉的鳥(niǎo)兒也能變成擊落飛機(jī)的以渾身是肉的鳥(niǎo)兒也能變成擊落飛機(jī)的“炮彈炮彈”。 19621962年年1111月，赫赫有名的月，赫赫有名的“子爵號(hào)子爵號(hào)”飛機(jī)正在美國(guó)馬里蘭州伊飛機(jī)正在美國(guó)馬里蘭州伊利奧特市上空平穩(wěn)地飛行，突然一聲巨響，飛機(jī)從高空栽了下來(lái)。利奧特市上空

6、平穩(wěn)地飛行，突然一聲巨響，飛機(jī)從高空栽了下來(lái)。事后發(fā)現(xiàn)釀成這場(chǎng)空中悲劇的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鵝。事后發(fā)現(xiàn)釀成這場(chǎng)空中悲劇的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鵝。鳥(niǎo)擊落飛機(jī)鳥(niǎo)擊落飛機(jī) 對(duì)動(dòng)能相對(duì)性的理解鳥(niǎo)本身速度不快，質(zhì)量也不大，但相對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)，由于飛機(jī)速度很快，鳥(niǎo)本身速度不快，質(zhì)量也不大，但相對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)，由于飛機(jī)速度很快，所以它們相互靠近的速度很快，因此，鳥(niǎo)相對(duì)飛機(jī)的速度很快，具有很所以它們相互靠近的速度很快，因此，鳥(niǎo)相對(duì)飛機(jī)的速度很快，具有很大的相對(duì)動(dòng)能，當(dāng)兩者相撞時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的空難事故。大的相對(duì)動(dòng)能，當(dāng)兩者相撞時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的空難事故。試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動(dòng)能：

7、試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動(dòng)能：(除除題意中提到的物理量外，其他物理情況相同題意中提到的物理量外，其他物理情況相同)總結(jié)：動(dòng)能是標(biāo)量，與速度方向無(wú)關(guān)；動(dòng)能與總結(jié)：動(dòng)能是標(biāo)量，與速度方向無(wú)關(guān)；動(dòng)能與 速度的平方成正比，因此速度對(duì)動(dòng)能的速度的平方成正比，因此速度對(duì)動(dòng)能的 影響更大影響更大。物體甲的速度是乙的兩倍；物體甲的速度是乙的兩倍；物體甲向北運(yùn)動(dòng)，乙向南運(yùn)動(dòng)；物體甲向北運(yùn)動(dòng)，乙向南運(yùn)動(dòng)；物體甲做直線運(yùn)動(dòng)，乙做曲線運(yùn)動(dòng)；物體甲做直線運(yùn)動(dòng)，乙做曲線運(yùn)動(dòng)；物體甲的質(zhì)量是乙的一半。物體甲的質(zhì)量是乙的一半。乙甲EE4乙甲EE乙甲EE乙甲EE2WEk2Ek1=EkW mv22 mv12三三.動(dòng)能

8、定理動(dòng)能定理動(dòng)能是標(biāo)量，只有正值，但Ek有正負(fù)有正負(fù)之分。之分。v當(dāng)外力做當(dāng)外力做正功正功時(shí)，時(shí)，W0，故，故 Ek0，即，即Ek2Ek1 動(dòng)能動(dòng)能增加。增加。v當(dāng)外力做當(dāng)外力做負(fù)功負(fù)功時(shí)，時(shí)，W0，故，故Ek0 ， 即即Ek20，故，故Ek2Ek1，即動(dòng)能，即動(dòng)能增加增加 當(dāng)外力做當(dāng)外力做負(fù)功負(fù)功時(shí)，時(shí)，W0，故，故Ek2Ek1，即動(dòng)能，即動(dòng)能減少減少2、對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解 功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的，是過(guò)程量；而動(dòng)能是功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的，是過(guò)程量；而動(dòng)能是狀態(tài)量狀態(tài)量。 動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變

9、量的關(guān)系。3、適用范圍：、適用范圍： 既適用于既適用于恒力恒力做功，也適用于做功，也適用于變力變力做功；做功； 既適用于既適用于直線直線運(yùn)動(dòng)，也適用于運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。明確初末狀態(tài)的動(dòng)能明確初末狀態(tài)的動(dòng)能W合合mv22/2mv12/2v0 =0m/sv = 60m/sFfNGN422222101.82svmkmgF2svmkmgF2sva2as0v makmg-FF 由上兩式 由設(shè)合 根根據(jù)據(jù)牛牛頓頓第第二二定定律律 的的作作用用。支支持持力力、牽牽引引力力和和阻阻力力，受受到到重重力力、飛飛機(jī)機(jī)做做勻勻加加速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)解解：v0=0m/sv=60m/sFfNGsFf例例

10、1、一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量、一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量 ，起飛過(guò)程中從，起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑的路程為靜止開(kāi)始滑跑的路程為 時(shí)，達(dá)到起飛速時(shí)，達(dá)到起飛速度度 。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍（倍（k=0.02）。求飛機(jī)受到的牽引力）。求飛機(jī)受到的牽引力F。kgm3100 . 5ms2103 . 5smv/60GFN1 1找對(duì)象（常是單個(gè)物體）找對(duì)象（常是單個(gè)物體）解：對(duì)飛機(jī)解：對(duì)飛機(jī) 由動(dòng)能定理有由動(dòng)能定理有221mvkmgsFskmgsmvF228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223N4108 .

11、1sF1F23 3確確定定各各力力做做功功4 4運(yùn)動(dòng)情況分析運(yùn)動(dòng)情況分析5 5建方程建方程2 2受受力力分分析析21222121mvmvW總不涉及不涉及物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的的加速度和時(shí)間加速度和時(shí)間，而，而只只與與物體的物體的初末狀態(tài)有關(guān)初末狀態(tài)有關(guān)，在涉及有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題，在涉及有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題，優(yōu)先應(yīng)用動(dòng)能定理。優(yōu)先應(yīng)用動(dòng)能定理。應(yīng)用3：變力做功fGG H h分析：小球的下落過(guò)程根據(jù)受力情小球的下落過(guò)程根據(jù)受力情況可分為兩段：況可分為兩段：應(yīng)用4：多過(guò)程1.一球從高出地面一球從高出地面H處由靜止自由落下，不考慮處由靜止自由落下，不考慮空氣阻力，落到地面后并深入地面空氣阻力，落到地面后

12、并深入地面h深處停止，深處停止，若球的質(zhì)量為若球的質(zhì)量為m，求：球在落入地面以下的過(guò)，求：球在落入地面以下的過(guò)程中受到的平均阻力。程中受到的平均阻力。因此可以分兩段求解，也可以按因此可以分兩段求解，也可以按全過(guò)程求解全過(guò)程求解接觸地面前做自由落體運(yùn)動(dòng)，只受重力接觸地面前做自由落體運(yùn)動(dòng)，只受重力G作用；作用；接觸地面后做減速運(yùn)動(dòng)，受重力接觸地面后做減速運(yùn)動(dòng)，受重力G和阻力和阻力f作用。作用。接觸地面前接觸地面前（2）全過(guò)程：）全過(guò)程：解：以球?yàn)檠芯繉?duì)象，在下落的過(guò)程中受力如圖，解：以球?yàn)檠芯繉?duì)象，在下落的過(guò)程中受力如圖，根據(jù)動(dòng)能定理有根據(jù)動(dòng)能定理有0212mvmgH2210mvfhmgh0fhhHmg解解 得：得：hHmgf1（1）分段求解分段求解 設(shè)小球在接觸地面時(shí)的速度為設(shè)小球在接觸地面