8.3 動能定理-2021-2022學(xué)年高一物理期末重難復(fù)習(xí)課件（人教版2019必修第二冊）

1、第八章 機械能守恒定律8.3 動能和動能定理回顧：在初中我們學(xué)習(xí)過動能，物體的動能大小與什么因素有關(guān)呢？汽車在發(fā)動機推力的作用下速度越來越大，動能增加。這種情況下發(fā)動機的牽引力對物體做了功。鐵球在重力的作用下速度越來越大，動能增加。這種情況下重力對物體做了功。艦載機在阻攔繩和其它阻力的作用下速度越來越小，動能減小。這種情況下阻攔繩和其它阻力也對物體做了功。功與能量的轉(zhuǎn)化緊密相連1. WG mgh1 mgh2 = -EP EpG1EpG2從高到低，重力做正功，重力勢能減??； 從低到高，重力做負功，重力勢能增加。 彈力做正功，彈性勢能減??； 彈力做負功，彈性勢能增加。 Epx1Epx22. W彈=

2、 = -EP 復(fù)習(xí)回顧功與能量的轉(zhuǎn)化緊密相連 大量實例說明，物體動能的變化和力對物體做的功密切相關(guān)。因此，研究物體的動能離不開對力做功的分析。這與研究重力勢能的思路是一致的。重力做功對應(yīng)于重力勢能的變化；那么動能變化和什么力做功有關(guān)？彈力做功對應(yīng)于彈性勢能的變化。一、動能的表達式【問題1】質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運動，在與運動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2。在這個過程中，恒力（合外力）F做的功W=Fl，根據(jù)牛頓第二定律，有：F = ma再根據(jù)勻變速直線運動的速度與位移的關(guān)系式，有：把F、l的表達式代入W=Fl中，可得F做的功：一、動能的表達式【問題2】質(zhì)量為

3、m的某物體在粗糙水平面上運動，在與運動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2。ff再根據(jù)勻變速直線運動的速度與位移的關(guān)系式，有：把F、f、l的表達式代入W=(F-f )l中，可得合外力做的功：在這個過程中，合外力 F-f 做的功W=(F-f )l，根據(jù)牛頓第二定律，有：F-f = ma初態(tài)和末態(tài)的表達式均為“ ”，這個“ ”代表什么？情景1情景2fFNGFNG一、動能的表達式一、動能的表達式把F、l的表達式代入W=Fl中，可得F做的功：與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，角標(biāo)“2”表示為末態(tài)物體的某個量。與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，角標(biāo)“1”表示為初態(tài)物體的某個量。與物體的質(zhì)量和速度均成

4、正相關(guān)，與我們想尋找的動能這個物理量相符合。把F、f、l的表達式代入W=(F-f )l中，可得合外力做的功：光滑：粗糙：一、動能的表達式在物理學(xué)中，就將定義為物體的動能（kinetic energy）。用符號EK來表示動能。動能是標(biāo)量，它的單位與功的單位相同，在國際單位制中都是焦耳（J）。1 kg（m/s） 1 Nm 1 J2把F、l的表達式代入W=Fl中，可得F做的功：把F、f、l的表達式代入W=(F-f )l中，可得合外力做的功：光滑：粗糙：動能:1. 概念：物體由于運動而具有的能量。 對于質(zhì)量一定的物體1速度變化，動能是否一定變化？2動能變化，速度是否一定變化？ 二、動能2. 大小：Ek

5、=mv2/2 3. 單位：焦耳（J） 4. 動能是標(biāo)量，是狀態(tài)量。 上述結(jié)論的推導(dǎo)是在恒力做功、直線運動過程中得出的，若做功過程對應(yīng)一個曲線運動的路徑，該結(jié)論還成立嗎？GO簡化AB 1J=1kgm2/s2 VT紛繁復(fù)雜的物理現(xiàn)象背后隱藏著簡單的規(guī)律二、動能情景1情景2ffFNGFNGGOABT情景31. 動能定理：合外力在一個過程中對物體所做的總功，等于物體在這個過程中動能的變化。2. 表達式：合力做的功末態(tài)的動能初態(tài)的動能三、動能定理theorem of kinetic energy(1) 因果關(guān)系：前因后果；(2)數(shù)量關(guān)系：功能互求；(3)同一性：位移l 與速度v 相對同一參考系，通常選地

6、面。 W0， Ek2_ Ek1 ， Ek 0 W0， Ek2_ Ek1 ， Ek 03. 理解：WG mgh1 mgh2 = -EP Ep1Ep2功與能量的轉(zhuǎn)化緊密相連重力做正功，重力勢能減??； 重力做負功，重力勢能增加。 彈力做正功，彈性勢能減??； 彈力做負功，彈性勢能增加。 Ep1Ep2W彈= = -EP Ek2Ek1W合= = Ek 合力做正功，動能增加； 合力做負功，動能減小。 三、動能定理三、動能定理 思考與討論：動能定理是在物體受恒力作用，并且做直線運動的情況下得到的，動能定理是否能適用于變力、曲線運動？當(dāng)物體受變力作用，或做曲線運動時，我們可以采用把整個過程分成許多小段，認(rèn)為物體

7、在每小段運動中受到的是恒力，運動的軌跡是直線，把這些小段中力做的功相加，這樣也能得到動能定理。三、動能定理說明：凡是與位移相關(guān)，不涉及物體運動過程中的加速度和時間，用動能定理處理比較方便。四、動能定理的應(yīng)用對于一個可以用動能定理解決的問題需要從四個步驟來分析:1.確定研究對象（系統(tǒng)）2.受力分析-求總功W3.運動過程分析確定對應(yīng)過程的初末運動狀態(tài)v、v;即找對應(yīng)的初、末動能4.據(jù)動能定理列方程求解【例題 1】一架噴氣式飛機，質(zhì)量 m 為 7.0104 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移 l 達到 2.5103m 時，速度達到起飛速度 80 m/s。在此過程中，飛機受到的平均阻力是飛機所受重

8、力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飛機平均牽引力的大小。F牽f 阻lxov四、動能定理的應(yīng)用【例題 1】一架噴氣式飛機，質(zhì)量 m 為 7.0104 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移 l 達到 2.5103m 時，速度達到起飛速度 80 m/s。在此過程中，飛機受到的平均阻力是飛機所受重力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飛機平均牽引力的大小。F牽f 阻lxov解： 以飛機為研究對象， 設(shè)飛機滑跑的方向為x軸正方向。飛機的初動能Ek10，末動能： ，合力 F 做的功：根據(jù)動能定理： ,有：由于 ，把數(shù)值代入后得到：四、動能定理的應(yīng)用【例題 1】一架噴氣式飛機，質(zhì)量 m 為 7.0

9、104 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移 l 達到 2.5103m 時，速度達到起飛速度 80 m/s。在此過程中，飛機受到的平均阻力是飛機所受重力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飛機平均牽引力的大小。F牽f 阻lxov 從這個例題可以看出，動能定理不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因此用它處理問題常常比較方便。 在應(yīng)用動能定理時還應(yīng)該注意到，力對物體做的功可以為正值，也可以為負值。合力做正功時，物體的動能增加；合力做負功時，物體的動能減少。四、動能定理的應(yīng)用【例題2】人們有時用“打夯”的方式把松散的地面夯實。設(shè)某次打夯符合以下模型：兩人同時通過繩子對重物各施加一個力，力的大小均

10、為320N，方向都與豎直方向成37，重物離開地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的質(zhì)量為50kg，g取10m/s2，cos370.8。求：（1）重物剛落地時的速度是多大？（2）重物對地面的平均沖擊力是多大？四、動能定理的應(yīng)用解：（1）兩根繩子對重物的合力：（2）由E到F的過程中，應(yīng)用動能定理可得：重物落地時的速度大小為2.5 /s，對地面的平均沖擊力的大小為8.3 103 。F合 2Fcos 3723200.8N512N由A至E的過程中，應(yīng)用動能定理可得：四、動能定理的應(yīng)用解：練習(xí)與應(yīng)用1. 改變汽車的質(zhì)量和速度，都可能使汽車的動能發(fā)生改變。在下列幾種情況下，汽

11、車的動能各是原來的幾倍？A質(zhì)量不變，速度增大到原來的2倍 B速度不變，質(zhì)量增大到原來的2倍 C質(zhì)量減半，速度增大到原來的4倍 D速度減半，質(zhì)量增大到原來的4倍動能：解：2. 把一輛汽車的速度從10 km/h加速到20 km/h，或者從50 km/h 加速到60 km/h，哪種情況做的功比較多？通過計算說明。所以第二種情況做的功較多。練習(xí)與應(yīng)用解：3. 質(zhì)量為8 g的子彈，以300 m/s的速度射入厚度為5cm 的固定木板，射穿后的速度是100 m/s。子彈射穿木板的過程中受到的平均阻力是多大？練習(xí)與應(yīng)用解：4. 我們曾在第四章中用牛頓運動定律解答過一個問題：民航客機機艙緊急出口的氣囊是一條連接出口與底面的斜面，若斜面高3.2 m，斜面長6.5 m，