動(dòng)能和動(dòng)能定理

1、7 動(dòng)能和動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)探究橡皮筋對(duì)小實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)探究橡皮筋對(duì)小 車做功與小車速度的關(guān)系車做功與小車速度的關(guān)系橡皮筋橡皮筋小車小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶紙帶木板木板鐵釘鐵釘復(fù)習(xí)引入：復(fù)習(xí)引入：上節(jié)課結(jié)論：上節(jié)課結(jié)論：2Wv上式中的上式中的W W是是誰(shuí)誰(shuí)做的功？又做了多少功？做的功？又做了多少功？上式中的比例系數(shù)等于幾？比例系數(shù)是什么？上式中的比例系數(shù)等于幾？比例系數(shù)是什么？ 動(dòng)能與質(zhì)量和速度動(dòng)能與質(zhì)量和速度的定量關(guān)系如何呢？的定量關(guān)系如何呢？動(dòng)能的決定因素動(dòng)能的決定因素 光滑水平面上一物體質(zhì)量為光滑水平面上一物體質(zhì)量為m m，在與運(yùn)，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力動(dòng)方向相同的恒力F

2、 F作用下物體發(fā)生一作用下物體發(fā)生一段位移段位移L L，速度由，速度由 增加到增加到 ( (如圖如圖) )12根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律 22212vval-=Fma=22212vvla-=WFl=22212vvmaa-=22211122mvmv=-22211122Wmvmv=- 從上面式子可以看出，當(dāng)從上面式子可以看出，當(dāng)V1=0=0時(shí)，時(shí)， 與上一節(jié)課的結(jié)果與上一節(jié)課的結(jié)果 一致。所以一致。所以 應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)式。應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)式。 功的表達(dá)式為：功的表達(dá)式為：2Wv221mvW212mv212mv212mv22211122Wmvmv=- 從上面式子可以看出，

3、從上面式子可以看出， 很可能是一個(gè)具很可能是一個(gè)具有特定意義的物理量。因?yàn)檫@個(gè)量在過(guò)程終了時(shí)有特定意義的物理量。因?yàn)檫@個(gè)量在過(guò)程終了時(shí)和過(guò)程開始時(shí)的差，剛好等于力對(duì)物體做的功，和過(guò)程開始時(shí)的差，剛好等于力對(duì)物體做的功，所以所以 應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)式。應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)式。 功的表達(dá)式為：功的表達(dá)式為：1.1.定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。2.2.動(dòng)能的大小：動(dòng)能的大?。?.3.單位：焦（單位：焦（J J）4.4.說(shuō)明：說(shuō)明：（1 1）動(dòng)能是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向。）動(dòng)能是標(biāo)量，只有大小，沒(méi)有方向。（2 2）動(dòng)能只有正值，沒(méi)有負(fù)值。

4、）動(dòng)能只有正值，沒(méi)有負(fù)值。2k21vmE 一、動(dòng)能一、動(dòng)能動(dòng)能具有相對(duì)性，對(duì)不同的參考系，物體速度有不同的瞬動(dòng)能具有相對(duì)性，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，一般都以地面為參考系研究時(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)。物體的運(yùn)動(dòng)。 我國(guó)在我國(guó)在19701970年發(fā)射的第一顆人造地球年發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為衛(wèi)星，質(zhì)量為173Kg,173Kg,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為度為7.2km/s7.2km/s，它的動(dòng)能是多少？，它的動(dòng)能是多少？例例1.1.下列幾種情況中，甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的是下列幾種情況中，甲、乙兩物體的動(dòng)能

5、相等的是 ( )( )A A甲的速度是乙的甲的速度是乙的2 2倍，乙的質(zhì)量是甲的倍，乙的質(zhì)量是甲的2 2倍倍B B甲的質(zhì)量是乙的甲的質(zhì)量是乙的2 2倍，乙的速度是甲的倍，乙的速度是甲的2 2倍倍C C甲的質(zhì)量是乙的甲的質(zhì)量是乙的4 4倍，乙的速度是甲的倍，乙的速度是甲的2 2倍倍D D質(zhì)量相同，速度大小也相同，但甲向東運(yùn)動(dòng)，乙質(zhì)量相同，速度大小也相同，但甲向東運(yùn)動(dòng)，乙向西運(yùn)動(dòng)向西運(yùn)動(dòng)CDCD21222121mvmvW 有了動(dòng)能的表達(dá)式后，前面我們推出的有了動(dòng)能的表達(dá)式后，前面我們推出的就可以寫成就可以寫成12KKEEW這個(gè)式子表明什么問(wèn)題呢這個(gè)式子表明什么問(wèn)題呢? ?請(qǐng)你用文字?jǐn)⑹鲆徽?qǐng)你用文字

6、敘述一下。下。表明：力（合外力）在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，表明：力（合外力）在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。 這個(gè)結(jié)這個(gè)結(jié) 論就叫論就叫做做動(dòng)能定理動(dòng)能定理。二、動(dòng)能定理二、動(dòng)能定理內(nèi)容：力（合力）內(nèi)容：力（合力）) )在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功功，等于，等于物體在這個(gè)過(guò)程中物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化動(dòng)能的變化。1.1.物體動(dòng)能的變化：物體動(dòng)能的變化：122 2. 表達(dá)式：表達(dá)式：12-總W3.3.公式中各量的物理意義公式中各量的物理意義12總W外力的總功外力的總功末狀態(tài)動(dòng)能末狀態(tài)動(dòng)能 初狀態(tài)動(dòng)能初狀態(tài)動(dòng)能1、合

7、合外力做功。外力做功。2、外力做功之、外力做功之和和。動(dòng)能動(dòng)能變化變化和某一過(guò)程（始末狀態(tài)）相對(duì)應(yīng)和某一過(guò)程（始末狀態(tài)）相對(duì)應(yīng)。“=”“=”反映了動(dòng)能的變化用合外力對(duì)物反映了動(dòng)能的變化用合外力對(duì)物體所做的功來(lái)量度。體所做的功來(lái)量度。1.1.當(dāng)力對(duì)物體做正功時(shí)，物體動(dòng)能如當(dāng)力對(duì)物體做正功時(shí)，物體動(dòng)能如何變化？何變化？2.2.當(dāng)力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體動(dòng)能如當(dāng)力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體動(dòng)能如 何變化？何變化？ 物體動(dòng)能增加物體動(dòng)能增加物體動(dòng)能減少物體動(dòng)能減少二、動(dòng)能定理二、動(dòng)能定理21222121mvmvW合221mvEk力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于

8、物體在這個(gè)過(guò)程中的動(dòng)能的變化，這個(gè)結(jié)論叫做中的動(dòng)能的變化，這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理動(dòng)能定理。12kkEEW合對(duì)動(dòng)能定理的理解對(duì)動(dòng)能定理的理解1.1.動(dòng)能定理中的功是合外力做的總功動(dòng)能定理中的功是合外力做的總功總功的求法：總功的求法：（1 1） W W合合= F= F合合l coscos （ 為合外力與運(yùn)動(dòng)方向的夾角）為合外力與運(yùn)動(dòng)方向的夾角）（2 2） W W合合=W=WW W2 2 W Wn n12kkEEW總2.2.合外力做正功，動(dòng)能增加合外力做正功，動(dòng)能增加合外力做負(fù)功，動(dòng)能減少合外力做負(fù)功，動(dòng)能減少3.3.適用范圍：無(wú)范圍，也無(wú)限制，應(yīng)用最廣泛！不管恒適用范圍：無(wú)范圍，也無(wú)限制，應(yīng)用最廣泛

9、！不管恒力、變力做功；直線、曲線運(yùn)動(dòng)；是否接觸；時(shí)間長(zhǎng)短力、變力做功；直線、曲線運(yùn)動(dòng)；是否接觸；時(shí)間長(zhǎng)短例例2.2.一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量5 510103 3 kg kg，當(dāng)起飛過(guò)程，當(dāng)起飛過(guò)程中從靜止開始滑跑的路程為中從靜止開始滑跑的路程為l5.35.310102 2時(shí)，達(dá)到起飛時(shí)，達(dá)到起飛速度速度v v6060/s/s，在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)，在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的重量的k k倍倍( (0.02)0.02)，求飛機(jī)受到的牽引力。，求飛機(jī)受到的牽引力。 FfGN解：解：常規(guī)方法常規(guī)方法22val22valFkmgma241.8 102mvFkm

10、gNl動(dòng)能定理法動(dòng)能定理法Fl241.8 102mvFkmgNlkkkWEEE 合末初kmgl212mv0動(dòng)能的表達(dá)式動(dòng)能的表達(dá)式 1 1動(dòng)能的表達(dá)式動(dòng)能的表達(dá)式: : 2 2動(dòng)能的單位：動(dòng)能的單位：J J 標(biāo)量標(biāo)量動(dòng)能定理動(dòng)能定理 1推導(dǎo)過(guò)程推導(dǎo)過(guò)程 2 2內(nèi)容：合力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所內(nèi)容：合力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所 做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。變化。 3 3公式表示公式表示:W:W總總E Ek k 動(dòng)能定理的應(yīng)用動(dòng)能定理的應(yīng)用221mv1.根據(jù)解題過(guò)程，歸納總結(jié)用動(dòng)能定理解 題的一般步驟。2.完成教材73頁(yè)例2，并思考：做功的過(guò)程是能量從一種形

11、式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過(guò)程，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體的過(guò)程。在這道題中，阻力做功，汽車的動(dòng)能到哪里去了？ 請(qǐng)同學(xué)們收集在實(shí)際生活中，什么情況下人們希望增加物體動(dòng)能，什么情況下人們希望減少物體動(dòng)能？問(wèn)題與練習(xí)：?jiǎn)栴}與練習(xí)：P74 2.3.41.1.選擇研究對(duì)象，分析研究對(duì)象的受力情況。選擇研究對(duì)象，分析研究對(duì)象的受力情況。2.2.計(jì)算研究對(duì)象所受各力在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)物體做功的計(jì)算研究對(duì)象所受各力在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)物體做功的大小和正負(fù)。大小和正負(fù)。3.3.明確物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始、末狀態(tài)動(dòng)能的值。明確物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始、末狀態(tài)動(dòng)能的值。4.4.根據(jù)動(dòng)能定理，列出具體方程式。根據(jù)動(dòng)能定理，列出具體方程式。

12、5.5.代入數(shù)值，計(jì)算結(jié)果。代入數(shù)值，計(jì)算結(jié)果。關(guān)鍵關(guān)鍵：1.1.正確計(jì)算物體所受外力做的總功正確計(jì)算物體所受外力做的總功 ；2.2.明確物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中初、末狀態(tài)的動(dòng)能值。明確物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中初、末狀態(tài)的動(dòng)能值。三、解題要點(diǎn)三、解題要點(diǎn) 總結(jié)：總結(jié)：動(dòng)能定理不涉及物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和動(dòng)能定理不涉及物理運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，而只與物體的初末狀態(tài)有關(guān)。在處理物理問(wèn)題時(shí)，時(shí)間，而只與物體的初末狀態(tài)有關(guān)。在處理物理問(wèn)題時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理。應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理。BCBC1.1.質(zhì)量一定的物體（質(zhì)量一定的物體（ ）A.A.速度發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能一定發(fā)生變化速度發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能一定發(fā)生變化

13、B.B.速度發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能不一定發(fā)生變化速度發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能不一定發(fā)生變化C.C.速度不變時(shí)，其動(dòng)能一定不變速度不變時(shí)，其動(dòng)能一定不變D.D.動(dòng)能不變時(shí)，速度一定不變動(dòng)能不變時(shí)，速度一定不變2.2.一質(zhì)量為一質(zhì)量為1kg1kg的物體被人用手由靜止向上托高的物體被人用手由靜止向上托高1m1m，這時(shí)，這時(shí)物體的速度是物體的速度是2m/s2m/s，下列說(shuō)法正確的是，下列說(shuō)法正確的是( )( )A.A.手對(duì)物體做功手對(duì)物體做功10J10JB.B.合外力對(duì)物體做功合外力對(duì)物體做功12J12JC.C.合外力對(duì)物體做功合外力對(duì)物體做功2J2JD.D.物體克服重力做功物體克服重力做功2J2JC C3.3.質(zhì)

14、量為質(zhì)量為8g8g的子彈以的子彈以400m/s400m/s的速度水平射入厚度為的速度水平射入厚度為5cm5cm的的鋼板，射出后的速度為鋼板，射出后的速度為100m/s100m/s，求子彈克服阻力所做的功，求子彈克服阻力所做的功以及子彈受到的平均阻力。以及子彈受到的平均阻力。子子 彈彈v vv v0 02022121vmvmWf 解：解：子彈射入鋼板的過(guò)程中，在豎直的方向受到的重力和子彈射入鋼板的過(guò)程中，在豎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為支持力的作用互相抵消，在水平方向受到阻力為F Ff f ，如圖，如圖所示。根據(jù)動(dòng)能定理得所示。根據(jù)動(dòng)能定理得F Ff fJ600

15、 J)400100(008.02122 N102.1N05.06004 sWFff子彈克服阻力做功為子彈克服阻力做功為600J600J解：解：汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中共受四個(gè)力的作用，如圖所示。汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中共受四個(gè)力的作用，如圖所示。F FG GF FN NF Ff f重力和支持力不做功重力和支持力不做功, ,只有牽引力和阻力做功。只有牽引力和阻力做功。W WF F=Fs,W=Fs,Wf f =F=Ff f scos180scos180 = =0.02mgs0.02mgs4.4.汽車在水平的高速公路上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)汽車在水平的高速公路上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)100m 100m 的距離后，速

16、度由的距離后，速度由10m/s 10m/s 增加到增加到30m/s30m/s，汽車的質(zhì)量為，汽車的質(zhì)量為2 210103 3kgkg，汽車前進(jìn)時(shí)所受的阻力為車重的汽車前進(jìn)時(shí)所受的阻力為車重的0.020.02倍倍, ,求汽求汽車牽引力所做的功以及牽引力大小。車牽引力所做的功以及牽引力大小。2022121vmvmWWfF J104 . 85 sWFF 根據(jù)動(dòng)能定理得根據(jù)動(dòng)能定理得fFWvmvmW 2022121N104 . 8N100104 . 835 )02. 0()(21202gsmvvm 由由W WF F=Fs=Fs得牽引力大小為得牽引力大小為5.5.一鉛球從高出地面一鉛球從高出地面H H米

17、處由靜止自由落下，米處由靜止自由落下，不考慮空氣阻力，落至地面后陷入地面不考慮空氣阻力，落至地面后陷入地面h h米深米深處停止，若球的質(zhì)量為處停止，若球的質(zhì)量為m m，求球在落入地面以，求球在落入地面以下的過(guò)程中受到的平均阻力？下的過(guò)程中受到的平均阻力？Hhmgmgf解法一：解法一：分段列式分段列式2102mgHmv自由下落：自由下落：2102mghfhmv沙坑減速：沙坑減速：解法二：解法二：全程列式全程列式()0mg HhfhhhHmgf)(hhHmgf)(6.6.某人從距地面某人從距地面25m25m高處斜上拋出高處斜上拋出一小球，小球質(zhì)量一小球，小球質(zhì)量100g100g，出手時(shí)，出手時(shí)速度

18、大小為速度大小為10m/s,10m/s,落地時(shí)速度大落地時(shí)速度大小為小為16m/s16m/s，取，取g=10m/sg=10m/s2 2，試求：，試求：(1)(1)人拋球時(shí)對(duì)小球做多少功？人拋球時(shí)對(duì)小球做多少功？(2)(2)小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力做小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服阻力做功多少？功多少？V V0 0H HV V20102Wmv人解：解：(1)(1)人拋球：人拋球：2201122fmgHWmvmv(2)(2)球在空中：球在空中：注意：注意：列式時(shí)要注意列式時(shí)要注意W W合合和和E Ek k的正負(fù)的正負(fù)代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得J5JWf2 .17所以克服阻力做了所以克服阻力做了17.2J17.2

19、J的功的功投籃投籃7.7.質(zhì)量為質(zhì)量為m m的跳水運(yùn)動(dòng)員從高為的跳水運(yùn)動(dòng)員從高為H H的跳臺(tái)上以速率的跳臺(tái)上以速率v v1 1 起跳，起跳，落水時(shí)的速率為落水時(shí)的速率為v v2 2 ，運(yùn)動(dòng)中受到空氣阻力，那么運(yùn)動(dòng)員起跳，運(yùn)動(dòng)中受到空氣阻力，那么運(yùn)動(dòng)員起跳后在空中運(yùn)動(dòng)克服空氣阻力所做的功是多少？后在空中運(yùn)動(dòng)克服空氣阻力所做的功是多少？V V1 1H HV V2 2解：解： 對(duì)象對(duì)象運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)員過(guò)程過(guò)程-從起跳到落水從起跳到落水受力分析受力分析-如圖所示如圖所示f fmgmg由動(dòng)能定理由動(dòng)能定理KEmvmvW2122212121222121mvmvWmgHf21222121mvmvmgHWf所以克服阻力做功為所