動能和動能定理課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 動能動能 動能定理動能定理問題1：什么時動能？物體的動能和什么因素有關？ 問題問題2 2：設物體的質量為設物體的質量為m m，在與運動方向相同的，在與運動方向相同的恒定外力恒定外力F F的作用下發(fā)生一段位移的作用下發(fā)生一段位移L L，速度由，速度由v v1 1增增加到加到v v2 2，如圖所示。試用牛頓運動定律和運動學，如圖所示。試用牛頓運動定律和運動學公式，推導出力公式，推導出力F F對物體做功的表達式。對物體做功的表達式。 一 動能的表達式：21222121mvmvW2kmv21E F F做功為：做功為：FLW牛頓第二定律：牛頓第二定律：maF 運動學公式：運動學公式：2av

2、vS2122 1、動能：物體由于運動而具有的能量叫動能2 公式：2kmv21E 3、物體的動能等于物體的質量與物體速度的二次方的乘積的一半4、物理意義：描述運動狀態(tài)的物理量，動能是標量，且恒為正值，具有瞬時性5 單位：焦耳( J )例題1 我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質量為我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質量為173173 kg kg，軌道速度為，軌道速度為7.2km/s,7.2km/s,求它的動能是多少求它的動能是多少? ?J J1 10 04 4. .4 48 8) )J J1 10 0( (7 7. .2 21 17 73 32 21 1E E9 93 3k k解：根據(jù)解：根據(jù) 得，得，

3、2kmv21E衛(wèi)星動能：衛(wèi)星動能：例題2：關于對動能的理解，下列說法是正確的關于對動能的理解，下列說法是正確的 （ ）A A、動能是機械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運動的、動能是機械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運動的 物體都具有動能物體都具有動能B B、動能總是非負值、動能總是非負值C C、一定質量的物體，動能變化時，速度一定、一定質量的物體，動能變化時，速度一定 變化；但速度變化時，動能不一定變化變化；但速度變化時，動能不一定變化D D、動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)、動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)A B CA B C例題例題3 3一質為一質為2kg2kg的物體做自由落體運動，經(jīng)的物體做自由落體運動

4、，經(jīng)過過A A點時的速度為點時的速度為10m/s10m/s，到達，到達B B點時的速度是點時的速度是20m/s20m/s，求，求: : (1) (1) 經(jīng)過經(jīng)過A A、B B兩點時的動能分別是多少兩點時的動能分別是多少? ? (2) (2) 從從A A到到B B動能變化了多少動能變化了多少? ? 解解（1 1）由）由 得得 2kmv21E 在在A A點時的動能為：點時的動能為：100JJ10221E2k1在在B B點時的動能為：點時的動能為：400JJ20221E2k2（2 2）從）從A A到到B B動能的變化量為：動能的變化量為：300JEEE12kkk問題問題3 3： 質量為質量為m m的

5、物體在水平方向上受到恒定的物體在水平方向上受到恒定的牽引力的牽引力F F和阻力和阻力f f作用，經(jīng)作用，經(jīng)A A處時的動能處時的動能為為 ，發(fā)生一段位移，發(fā)生一段位移S S后到達位置后到達位置B B時時的動能的動能 ，請利用牛頓定律及運動學，請利用牛頓定律及運動學公式試推導在這過程中，力對物體做功與公式試推導在這過程中，力對物體做功與物體動能的變化關系。物體動能的變化關系。22mv2121mv21外力對物體做的總功為：外力對物體做的總功為：解：解：f f做功為：做功為：fSW1F F做功為：做功為：FSW212kk2122合EEmv21mv21W由由 得：得：SFSf)(FWWW合21合運動學

6、公式：運動學公式：2avvS2122 牛頓第二定律：牛頓第二定律：maF合2動能定理12kkEEW合2 表達式：1 內容：合力所做的功等于物體動能的變化3 適用條件：恒力做功或變力做功曲線運動或直線運動單個物體或幾個物體一個過程或全過程應用動能定理解題的一般步驟：應用動能定理解題的一般步驟：確定確定研究對象研究對象，畫出草圖；，畫出草圖；分析物體的分析物體的受力情況受力情況，分析各力做功分析各力做功的情況的情況；確定物體的確定物體的初、末狀態(tài)初、末狀態(tài)；明確；明確初、末初、末狀態(tài)的動能狀態(tài)的動能列式求解；列式求解；對結果進行分析討論。對結果進行分析討論。例例4:4:一架噴氣式飛機，質量一架噴氣

7、式飛機，質量m m =5=510103 3kgkg，起飛，起飛過程中過程中從靜止開始滑跑從靜止開始滑跑的路程為的路程為s =5.3=5.310102 2m m時，達到時，達到起飛的速度起飛的速度 v =60m/s=60m/s，在此過程中，在此過程中飛機受到的飛機受到的平均阻力平均阻力是飛機重量的是飛機重量的0.020.02倍倍（k=0.02），求飛機受到的，求飛機受到的牽引力牽引力。v0=0m/sv=60m/sFfNG解法一：飛機解法一：飛機受到受到重力重力G G、支持力、支持力N N、牽引、牽引力力F F 和阻力和阻力f f 作用，這四個力做的作用，這四個力做的功功分分別為別為W WG G=

8、0=0，W WN N=0=0，W WF F=Fs=Fs，W Wf f=-kmgs=-kmgs. .0mv21kmgsFs2N42101.82svmkmgFv0=0m/sv=60m/sFfNGN422222101.82svmkmgF2svmkmgF2sva2as0v makmg-FF 由上兩式 由設二合 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、飛飛機機做做勻勻加加速速直直線線運運動動：解解法法v0=0m/sv=60m/sFfNG 例5：某同學從高為h 處以速度v0 水平投出一個質量為m 的鉛球,求鉛球落地時速度大小。 分析與解：鉛

9、球在空中運動時只有重力做功，動能增加。設鉛球的末速度為v，根據(jù)動能定理有 2022121mvmvmgh 化簡得化簡得 2 g h= v 2-v02 ghvv220v0vmg一人用平均一人用平均100100牛的力把牛的力把2Kg2Kg足球以足球以10m/s10m/s踢出踢出, ,水平飛出水平飛出100100米米, ,求此人求此人對球做功對球做功練習練習1一輛質量一輛質量m m、速度為、速度為v vo o的汽車在關閉發(fā)的汽車在關閉發(fā)動機后于水平地面滑行了距離動機后于水平地面滑行了距離L L后停了后停了下來。試求汽車受到的阻力。下來。試求汽車受到的阻力。練習練習2例例6 6 質量為質量為m=3kgm

10、=3kg的物體與水平地面之間的動的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)摩擦因數(shù)=0.2=0.2，在水平恒力，在水平恒力F=9NF=9N作用下起動，作用下起動，如圖所示。當如圖所示。當m m位移位移s s1 1=8m=8m時撤去推力時撤去推力F F，試問：，試問：還能滑多遠？還能滑多遠？(g(g取取10m/s10m/s2 2) ) 分析：物體分析：物體m m所受重力所受重力G G、支持力、支持力N N、推力、推力F F、滑動摩擦力、滑動摩擦力f f均均為恒力，因此物體做勻加速直線運動；撤去為恒力，因此物體做勻加速直線運動；撤去F F后，物體做勻減速后，物體做勻減速直線運動因此，可用牛頓定律和勻變速直線

11、運動規(guī)律求解直線運動因此，可用牛頓定律和勻變速直線運動規(guī)律求解 物體在動力物體在動力F F和阻力和阻力f f作用下運動時，作用下運動時，G G和和N N不做功，不做功，F(xiàn) F做正功，做正功，f f做負功，因此，也可以用動能定理求解做負功，因此，也可以用動能定理求解解法一：用牛頓定律和勻變速運動規(guī)律，對撤去解法一：用牛頓定律和勻變速運動規(guī)律，對撤去F F推力前、后推力前、后物體運動的加速度分別為物體運動的加速度分別為aFfmFmgm1 9023103122./ m sm safmm sm s222000231032 ./ m m在勻加速運動階段的末速度為在勻加速運動階段的末速度為va sm sm

12、 s11 1222184 /，則而停住，后，滑行撤去0=vsFt2svvammt221222016224將上兩式相加，得解解法法二二：對物體運動的前后兩段分別用動能定理，則有W =EkFs - fs =12mv -01112- fs = 0-122mv12答：撤去動力答：撤去動力F F后，物體后，物體m m還能滑還能滑4m4m遠遠 Fs - fs - fs = 0112fs =F-fs21（）s =F- ff2s14m8m1032 . 01032 . 09可否對全程運用動能定理？可否對全程運用動能定理？kE=WW +W = E- EFfktk0Fs +-fs +s= mv / 2-mv / 2112t202（）（）Fs - fs +s= 0-0112（）s =Fs= 4m21 fsf1例7：一質量為一質量為m m的小球，用長為的小球，用長為L L的