高中物理動能和動能定理課件-新人教版必修2

1、動能是狀態(tài)量，其表達式中的動能是狀態(tài)量，其表達式中的v是瞬時速度，但動能的變化量是過是瞬時速度，但動能的變化量是過程量程量問題探究問題探究1物體速度改變了動能一定變化嗎？物體速度改變了動能一定變化嗎？提示提示不一定不一定問題探究問題探究2用牛頓第二定律解題時，我們常常采用建立直角坐標用牛頓第二定律解題時，我們常常采用建立直角坐標系，把力或加速度分解到系，把力或加速度分解到x、y軸上，然后沿軸上，然后沿x方向列出方向列出F合合xmax，沿，沿y方方向列出向列出F合合ymay求解的方法那么用動能定理解題時，能否運用類似的求解的方法那么用動能定理解題時，能否運用類似的方法，建立直角坐標系，把力和速度

2、沿方法，建立直角坐標系，把力和速度沿x軸、軸、y軸分解，然后沿軸分解，然后沿x方向列方向列出出W合合xEkx，沿，沿y方向列出方向列出W合合yEky求解？求解？ (對應學生用書對應學生用書P84)要點一要點一對動能定理的理解對動能定理的理解1.一個物體的動能變化一個物體的動能變化Ek與合外力對物體所做功與合外力對物體所做功W具有等量代換具有等量代換關系關系(1)若若Ek0，表示物體的動能增加，其增加量等于合外力對物體，表示物體的動能增加，其增加量等于合外力對物體所做的正功所做的正功(2)若若Ek0，表示物體的動能減少，其減少量等于合外力對物體，表示物體的動能減少，其減少量等于合外力對物體所做的

3、負功的絕對值所做的負功的絕對值(3)若若Ek0，表示合外力對物體所做的功等于零反之亦然這，表示合外力對物體所做的功等于零反之亦然這種等量代換關系提供了一種計算變力做功的簡便方法種等量代換關系提供了一種計算變力做功的簡便方法2動能定理公式中等號的意義動能定理公式中等號的意義等號表明合力做功與物體動能的變化間的三個關系：等號表明合力做功與物體動能的變化間的三個關系：(1)數(shù)量關系：即合外力所做的功與物體動能的變化具有等量代換數(shù)量關系：即合外力所做的功與物體動能的變化具有等量代換關系可以通過計算物體動能的變化，求合力的功，進而求得某一力的關系可以通過計算物體動能的變化，求合力的功，進而求得某一力的功

4、功(2)單位相同：國際單位都是焦耳單位相同：國際單位都是焦耳(3)因果關系：合外力的功是物體動能變化的原因因果關系：合外力的功是物體動能變化的原因3動能定理中涉及的物理量有動能定理中涉及的物理量有F、x、m、v、W、Ek等，在處理等，在處理含有上述物理量的力學問題時，可以考慮使用動能定理由于只需要從含有上述物理量的力學問題時，可以考慮使用動能定理由于只需要從力在整個位移內所做的功和這段位移始末兩狀態(tài)的動能變化去考慮，無力在整個位移內所做的功和這段位移始末兩狀態(tài)的動能變化去考慮，無需注意其中運動狀態(tài)變化的細節(jié)，同時動能和功都是標量，無方向性，需注意其中運動狀態(tài)變化的細節(jié)，同時動能和功都是標量，無

5、方向性，所以無論是直線運動還是曲線運動，計算都會特別方便所以無論是直線運動還是曲線運動，計算都會特別方便4動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的，一般動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的，一般以地面為參考系以地面為參考系一個質量為一個質量為0.3 kg的彈性小球，在光滑水平面上以的彈性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂的速度垂直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運動，反彈后的速度大小與碰撞前直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運動，反彈后的速度大小與碰撞前相同，則碰撞前后小球速度變化量的大小相同，則碰撞前后小球速度變化量的大小v和碰撞過程中墻對小球做功和碰撞過程中墻對小球做

6、功的大小的大小W為為()Av0Bv12 m/sCW1.8 J DW10.8 J答案答案B要點二要點二應用動能定理的解題步驟和注意的問題應用動能定理的解題步驟和注意的問題1.基本步驟基本步驟(1)選取研究對象，明確它的運動過程；選取研究對象，明確它的運動過程；(2)分析研究對象的受力情況和各力的做功情況；分析研究對象的受力情況和各力的做功情況； (3)明確研究對象在過程的始末狀態(tài)的動能明確研究對象在過程的始末狀態(tài)的動能Ek1和和Ek2；(4)列出動能定理的方程列出動能定理的方程W合合Ek2Ek1及其他必要的解題方程，進及其他必要的解題方程，進行求解行求解2注意的問題注意的問題(1)動能定理的研究

7、對象是單一物體，或者是可以看做單一物體的動能定理的研究對象是單一物體，或者是可以看做單一物體的物體系統(tǒng)物體系統(tǒng)(2)動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式當題目中涉及動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式當題目中涉及到位移時可優(yōu)先考慮動能定理；處理曲線運動中的速率問題時也要優(yōu)先到位移時可優(yōu)先考慮動能定理；處理曲線運動中的速率問題時也要優(yōu)先考慮動能定理考慮動能定理(3)若過程包含了幾個運動性質不同的分過程，既可分段考慮，也若過程包含了幾個運動性質不同的分過程，既可分段考慮，也可整個過程考慮但求功時，有些力不是全過程都作用的，必須根據(jù)不可整個過程考慮但求功時，有些力不是全過程都作用的，必須根據(jù)

8、不同的情況分別對待求出總功同的情況分別對待求出總功(4)應用動能定理時，必須明確各力做功的正、負應用動能定理時，必須明確各力做功的正、負. 當一個力做負當一個力做負功時，可設物體克服該力做功為功時，可設物體克服該力做功為W，將該力做功表達為，將該力做功表達為W，也可以直，也可以直接用一字母表示該力做功，使其字母本身含有負號接用一字母表示該力做功，使其字母本身含有負號(1)應用動能定理解題，關鍵是對研究對象進行準確的受力分析及應用動能定理解題，關鍵是對研究對象進行準確的受力分析及運動過程分析，并畫出物體運動過程的草圖，借助草圖理解物理過程和運動過程分析，并畫出物體運動過程的草圖，借助草圖理解物理

9、過程和各量關系有些力在物體運動全過程中不是始終存在的，在計算外力做各量關系有些力在物體運動全過程中不是始終存在的，在計算外力做功時更應引起注意功時更應引起注意(2)高考對該類問題常綜合各種力及平拋、圓周運動、牛頓運動定高考對該類問題常綜合各種力及平拋、圓周運動、牛頓運動定律等知識，考查學生的理解、推理、分析綜合能力律等知識，考查學生的理解、推理、分析綜合能力(2011保定聯(lián)考保定聯(lián)考)“頭腦風暴法頭腦風暴法”是上個世紀風靡美國的一種培養(yǎng)是上個世紀風靡美國的一種培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力的方法，某學校的一個學生創(chuàng)新思維能力的方法，某學校的一個“頭腦風暴實驗研究小組頭腦風暴實驗研究小組”以以保護雞蛋為題

10、，要求制作一個裝置，讓雞蛋從高處落到地面而不被摔壞；保護雞蛋為題，要求制作一個裝置，讓雞蛋從高處落到地面而不被摔壞；雞蛋要不被摔壞，直接撞擊地面的速度最大不能超過雞蛋要不被摔壞，直接撞擊地面的速度最大不能超過1.5 m/s.現(xiàn)有一位現(xiàn)有一位學生設計了如右圖所示的一個裝置來保護雞蛋，用學生設計了如右圖所示的一個裝置來保護雞蛋，用A、B兩塊較粗糙的兩塊較粗糙的夾板夾住雞蛋，雞蛋夾放的位置離裝置下端的距離夾板夾住雞蛋，雞蛋夾放的位置離裝置下端的距離s0.45 m，A、B夾夾板與雞蛋之間的摩擦力都為雞蛋重力的板與雞蛋之間的摩擦力都為雞蛋重力的5倍，現(xiàn)將該裝置從距地面某一倍，現(xiàn)將該裝置從距地面某一高度處

11、自由下落，裝置碰地后速度為高度處自由下落，裝置碰地后速度為0，且保持豎直不反彈，不計裝置與且保持豎直不反彈，不計裝置與地面作用時間地面作用時間(g10 m/s2)求：求：剛開始裝置的末端離地面的最大剛開始裝置的末端離地面的最大高度高度H.答案答案4.16 m(對應學生用書對應學生用書P85)題型一題型一利用動能定理求變力做功利用動能定理求變力做功用動能定理求解變力做功的注意要點：用動能定理求解變力做功的注意要點：(1)分析物體受力情況，確定哪些力是恒力，哪些力是變力分析物體受力情況，確定哪些力是恒力，哪些力是變力(2)找出其中恒力的功及變力的功找出其中恒力的功及變力的功(3)分析物體初末狀態(tài)，

12、求出動能變化量分析物體初末狀態(tài)，求出動能變化量(4)運用動能定理求解運用動能定理求解例例1 總質量為總質量為80 kg的跳傘運動員從離地的跳傘運動員從離地500 m的直升機上跳下，的直升機上跳下，經過經過2 s拉開繩索開啟降落傘拉開繩索開啟降落傘. 如下圖所示是跳傘過程中的如下圖所示是跳傘過程中的vt圖象，試根圖象，試根據(jù)圖象求：據(jù)圖象求：(g取取10 m/s2)(1)t1 s時運動員的加速度和所受阻力的大??；時運動員的加速度和所受阻力的大??；(2)估算估算14 s內運動員下落的高度及克服阻力做的功；內運動員下落的高度及克服阻力做的功；(3)估算運動員從飛機上跳下到著地的總時間估算運動員從飛機

13、上跳下到著地的總時間思路誘導思路誘導(1)運動員在前運動員在前2 s內做勻加速直線運動，阻力恒定；內做勻加速直線運動，阻力恒定；(2)vt圖象與圖象與t軸所圍的面積表示運動員下落的高度；軸所圍的面積表示運動員下落的高度；(3)2 s14 s內阻力是變力內阻力是變力答案答案(1)8 m/s2160 N(2)158 m1.25105 J(3)71 s運動員在運動員在2 s14 s內受到的阻力是變力，不注意這一點，易出現(xiàn)內受到的阻力是變力，不注意這一點，易出現(xiàn)克服阻力做的功克服阻力做的功WfFfh2.528104 J的錯誤結果的錯誤結果 答案答案ABD題型二題型二動能定理在多過程問題中的運用動能定理

14、在多過程問題中的運用物體在運動過程中若包含幾個不同的過程，應優(yōu)先考慮對全過程物體在運動過程中若包含幾個不同的過程，應優(yōu)先考慮對全過程運用動能定理，這樣比分段運用動能定理求解簡單因為運用動能定理運用動能定理，這樣比分段運用動能定理求解簡單因為運用動能定理解題時無需考慮中間過程的細節(jié)，只需考慮全過程中合外力做功的情況，解題時無需考慮中間過程的細節(jié)，只需考慮全過程中合外力做功的情況，以及初、末狀態(tài)的動能，所以對于多過程、往復運動問題，對全過程運以及初、末狀態(tài)的動能，所以對于多過程、往復運動問題，對全過程運用動能定理比較簡便用動能定理比較簡便運用動能定理解題的思路可以概括為八個字：運用動能定理解題的思

15、路可以概括為八個字：“一個過程，兩個一個過程，兩個狀態(tài)狀態(tài)”所謂一個過程是指做功過程，應明確問題涉及的過程中各外力所謂一個過程是指做功過程，應明確問題涉及的過程中各外力所做的總功兩個狀態(tài)是指初、末兩個狀態(tài)的動能所做的總功兩個狀態(tài)是指初、末兩個狀態(tài)的動能(2011中山模擬中山模擬)如右圖所示，傾角為如右圖所示，傾角為的斜面上只有的斜面上只有AB段粗糙，段粗糙，其余部分都光滑，其余部分都光滑，AB段長為段長為3L. 有若干個相同的小方塊有若干個相同的小方塊(每個小方塊視每個小方塊視為質點為質點)沿斜面靠在一起，但不粘接，總長為沿斜面靠在一起，但不粘接，總長為L. 將它們靜止釋放，釋放將它們靜止釋放

16、，釋放時下端距時下端距A為為2L. 當下端運動到當下端運動到A下面距下面距A為為L/2時物塊運動的速度達到最時物塊運動的速度達到最大大(1)求物塊與粗糙斜面的動摩擦因數(shù)；求物塊與粗糙斜面的動摩擦因數(shù)；(2)求物塊停止時的位置；求物塊停止時的位置；(3)要使所有物塊都能通過要使所有物塊都能通過B點，由靜止釋放時物塊下端距點，由靜止釋放時物塊下端距A點至少點至少要多遠？要多遠？答案答案(1)2tan(2)停在停在B端端(3)3L(對應學生用書對應學生用書P86)易錯點易錯點1：過程分析不清楚導致錯誤過程分析不清楚導致錯誤將質量將質量m2 kg的一塊石頭從離地面的一塊石頭從離地面H2 m高處由靜止開

17、始釋放，高處由靜止開始釋放，落入泥潭并陷入泥中落入泥潭并陷入泥中h5 cm深處，不計空氣阻力，求泥對石頭的平均深處，不計空氣阻力，求泥對石頭的平均阻力阻力(g取取10 m/s2)易錯分析易錯分析在解答本題時易犯錯誤具體分析如下：沒有分析清在解答本題時易犯錯誤具體分析如下：沒有分析清楚石頭在整個運動過程中的受力情況，認為石頭下落時僅在空中受到重楚石頭在整個運動過程中的受力情況，認為石頭下落時僅在空中受到重力作用實際上整個過程分為兩個階段，第一階段是空中的自由下落運力作用實際上整個過程分為兩個階段，第一階段是空中的自由下落運動，只受重力作用；第二階段是在泥潭中的運動，受重力和泥的阻力動，只受重力作

18、用；第二階段是在泥潭中的運動，受重力和泥的阻力(2011長沙模擬長沙模擬)如圖所示，輕彈簧左端固定在豎直墻上，右端點如圖所示，輕彈簧左端固定在豎直墻上，右端點在在O位置質量為位置質量為m的物塊的物塊A(可視為質點可視為質點)以初速度以初速度v0從距從距O點右方點右方x0的的P點處向左運動，與彈簧接觸后壓縮彈簧，將彈簧右端壓到點處向左運動，與彈簧接觸后壓縮彈簧，將彈簧右端壓到O點位置后，點位置后，A又被彈簧彈回，又被彈簧彈回，A離開彈簧后，恰好回到離開彈簧后，恰好回到P點，物塊點，物塊A與水平面間的動與水平面間的動摩擦因數(shù)為摩擦因數(shù)為.求：求：(1)物塊物塊A從從P點出發(fā)又回到點出發(fā)又回到P點的

19、過程，克服摩擦力所做的功點的過程，克服摩擦力所做的功(2)O點和點和O點間的距離點間的距離x1.易錯點易錯點2：未能理解機車牽引力做的功而出錯未能理解機車牽引力做的功而出錯一列火車由機車牽引沿水平軌道行駛，經過時間一列火車由機車牽引沿水平軌道行駛，經過時間t，其速度由，其速度由0增增大到大到v.已知列車總質量為已知列車總質量為M，機車功率，機車功率P保持不變，列車所受阻力保持不變，列車所受阻力Ff為恒為恒力求這段時間內列車通過的路程力求這段時間內列車通過的路程易錯分析易錯分析機車以恒定功率起動時，誤認為牽引力恒定由機車以恒定功率起動時，誤認為牽引力恒定由PFv知，在知，在P一定的情況下，隨著一

20、定的情況下，隨著v的變化，的變化，F(xiàn)是變化的機車以恒定功率是變化的機車以恒定功率起動時雖然牽引力在變化，是變力，但牽引力所做的功可用起動時雖然牽引力在變化，是變力，但牽引力所做的功可用WPt來計來計算算一輛汽車的質量是一輛汽車的質量是5103 kg，發(fā)動機的額定功率為，發(fā)動機的額定功率為60 kW，汽車，汽車所受阻力恒為所受阻力恒為5000 N，如果汽車從靜止開始以，如果汽車從靜止開始以0.5 m/s2的加速度做勻加的加速度做勻加速直線運動，功率達到最大后又以額定功率運動了一段距離，最終汽車速直線運動，功率達到最大后又以額定功率運動了一段距離，最終汽車達到了最大速度在剛達到最大速度時，汽車運動

21、了達到了最大速度在剛達到最大速度時，汽車運動了125 m，問在這個，問在這個過程中，汽車發(fā)動機的牽引力做了多少功？過程中，汽車發(fā)動機的牽引力做了多少功？答案答案9.85105 J(對應學生用書對應學生用書P86)1質量為質量為m的物體在水平力的物體在水平力F的作用下由靜止開始在光滑地面上的作用下由靜止開始在光滑地面上運動，前進一段距離之后速度大小為運動，前進一段距離之后速度大小為v，再前進一段距離使物體的速度，再前進一段距離使物體的速度增大為增大為2v，則，則()A第二過程的速度增量等于第一過程的速度增量第二過程的速度增量等于第一過程的速度增量B第二過程的動能增量是第一過程的動能增量的第二過程的動能增量是第一過程的動能增量的3倍倍C第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做的功第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做的功D第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做功的第二過程合外力做的功等于第一過程合外力做功的2倍倍答案答案AB2某物體同時受到兩個在同一直線上的力某物體同時受到兩個在同一直線上的力F1、F2的作用，由靜止的作用，由靜止開始做直線運動，力開始做直線運動，力F1、F2與位移與位移x的關系圖象如右圖所示，在