動(dòng)能和動(dòng)能定理課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 動(dòng)能動(dòng)能 動(dòng)能定理動(dòng)能定理問(wèn)題1：什么時(shí)動(dòng)能？物體的動(dòng)能和什么因素有關(guān)？ 問(wèn)題問(wèn)題2 2：設(shè)物體的質(zhì)量為設(shè)物體的質(zhì)量為m m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的，在與運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)，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)出力公式，推導(dǎo)出力F F對(duì)物體做功的表達(dá)式。對(duì)物體做功的表達(dá)式。 一 動(dòng)能的表達(dá)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(yùn)動(dòng)學(xué)公式：運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：2av

2、vS2122 1、動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能2 公式：2kmv21E 3、物體的動(dòng)能等于物體的質(zhì)量與物體速度的二次方的乘積的一半4、物理意義：描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，動(dòng)能是標(biāo)量，且恒為正值，具有瞬時(shí)性5 單位：焦耳( J )例題1 我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)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(dòng)能是多少求它的動(dòng)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(dòng)能：衛(wèi)星動(dòng)能：例題2：關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法是正確的關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法是正確的 （ ）A A、動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)的、動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)的 物體都具有動(dòng)能物體都具有動(dòng)能B B、動(dòng)能總是非負(fù)值、動(dòng)能總是非負(fù)值C C、一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定、一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定 變化；但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化變化；但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化D D、動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)、動(dòng)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(zhì)為一質(zhì)為2kg2kg的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)

4、，經(jīng)過(guò)過(guò)A A點(diǎn)時(shí)的速度為點(diǎn)時(shí)的速度為10m/s10m/s，到達(dá)，到達(dá)B B點(diǎn)時(shí)的速度是點(diǎn)時(shí)的速度是20m/s20m/s，求，求: : (1) (1) 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)A A、B B兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是多少兩點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別是多少? ? (2) (2) 從從A A到到B B動(dòng)能變化了多少動(dòng)能變化了多少? ? 解解（1 1）由）由 得得 2kmv21E 在在A A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：100JJ10221E2k1在在B B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：400JJ20221E2k2（2 2）從）從A A到到B B動(dòng)能的變化量為：動(dòng)能的變化量為：300JEEE12kkk問(wèn)題問(wèn)題3 3： 質(zhì)量為質(zhì)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(shí)的動(dòng)能處時(shí)的動(dòng)能為為 ，發(fā)生一段位移，發(fā)生一段位移S S后到達(dá)位置后到達(dá)位置B B時(shí)時(shí)的動(dòng)能的動(dòng)能 ，請(qǐng)利用牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)，請(qǐng)利用牛頓定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式試推導(dǎo)在這過(guò)程中，力對(duì)物體做功與公式試推導(dǎo)在這過(guò)程中，力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系。物體動(dòng)能的變化關(guān)系。22mv2121mv21外力對(duì)物體做的總功為：外力對(duì)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(yùn)動(dòng)學(xué)

6、公式：運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：2avvS2122 牛頓第二定律：牛頓第二定律：maF合2動(dòng)能定理12kkEEW合2 表達(dá)式：1 內(nèi)容：合力所做的功等于物體動(dòng)能的變化3 適用條件：恒力做功或變力做功曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)單個(gè)物體或幾個(gè)物體一個(gè)過(guò)程或全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：確定確定研究對(duì)象研究對(duì)象，畫(huà)出草圖；，畫(huà)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(dòng)能狀態(tài)的動(dòng)能列式求解；列式求解；對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析討論。對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析討論。例例4:4:一架?chē)姎馐斤w機(jī)，質(zhì)量一架?chē)姎?/p>

7、式飛機(jī)，質(zhì)量m m =5=510103 3kgkg，起飛，起飛過(guò)程中過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑從靜止開(kāi)始滑跑的路程為的路程為s =5.3=5.310102 2m m時(shí)，達(dá)到時(shí)，達(dá)到起飛的速度起飛的速度 v =60m/s=60m/s，在此過(guò)程中，在此過(guò)程中飛機(jī)受到的飛機(jī)受到的平均阻力平均阻力是飛機(jī)重量的是飛機(jī)重量的0.020.02倍倍（k=0.02），求飛機(jī)受到的，求飛機(jī)受到的牽引力牽引力。v0=0m/sv=60m/sFfNG解法一：飛機(jī)解法一：飛機(jī)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(gè)力做的作用，這四個(gè)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(shè)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(jī)機(jī)做做勻勻加加速速直直線(xiàn)線(xiàn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)：解解法法v0=0m/sv=60m/sFfNG 例5：某同學(xué)從高為h 處以速度v0 水平投出一個(gè)質(zhì)量為m 的鉛球,求鉛球落地時(shí)速度大小。 分析與解：鉛

9、球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)只有重力做功，動(dòng)能增加。設(shè)鉛球的末速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理有 2022121mvmvmgh 化簡(jiǎn)得化簡(jiǎn)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(duì)球做功對(duì)球做功練習(xí)練習(xí)1一輛質(zhì)量一輛質(zhì)量m m、速度為、速度為v vo o的汽車(chē)在關(guān)閉發(fā)的汽車(chē)在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后于水平地面滑行了距離動(dòng)機(jī)后于水平地面滑行了距離L L后停了后停了下來(lái)。試求汽車(chē)受到的阻力。下來(lái)。試求汽車(chē)受到的阻力。練習(xí)練習(xí)2例例6 6 質(zhì)量為質(zhì)量為m=3kgm

10、=3kg的物體與水平地面之間的動(dòng)的物體與水平地面之間的動(dòng)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(dòng)，作用下起動(dòng)，如圖所示。當(dāng)如圖所示。當(dāng)m m位移位移s s1 1=8m=8m時(shí)撤去推力時(shí)撤去推力F F，試問(wèn)：，試問(wèn)：還能滑多遠(yuǎn)？還能滑多遠(yuǎn)？(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(dòng)摩擦力、滑動(dòng)摩擦力f f均均為恒力，因此物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；撤去為恒力，因此物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；撤去F F后，物體做勻減速后，物體做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)因此，可用牛頓定律和勻變速直線(xiàn)

11、運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)因此，可用牛頓定律和勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解 物體在動(dòng)力物體在動(dòng)力F F和阻力和阻力f f作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(fù)功，因此，也可以用動(dòng)能定理求解做負(fù)功，因此，也可以用動(dòng)能定理求解解法一：用牛頓定律和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)撤去解法一：用牛頓定律和勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)撤去F F推力前、后推力前、后物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別為物體運(yùn)動(dòng)的加速度分別為aFfmFmgm1 9023103122./ m sm safmm sm s222000231032 ./ m m在勻加速運(yùn)動(dòng)階段的末速度為在勻加速運(yùn)動(dòng)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(duì)物體運(yùn)動(dòng)的前后兩段分別用動(dòng)能定理，則有W =EkFs - fs =12mv -01112- fs = 0-122mv12答：撤去動(dòng)力答：撤去動(dòng)力F F后，物體后，物體m m還能滑還能滑4m4m遠(yuǎn)遠(yuǎn) Fs - fs - fs = 0112fs =F-fs21（）s =F- ff2s14m8m1032 . 01032 . 09可否對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理？可否對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)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(zhì)量為一質(zhì)量為m m的小球，用長(zhǎng)為的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng) L的