物理必修二第七章第七節(jié)動能和動能定理

物理必修二第七章第七節(jié)動能和動能定理第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日一、動能的概念物體由于運(yùn)動而具有的能叫做動能第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日二、動能的表達(dá)式在光滑的水平面上有一個質(zhì)量為m的物體，在與運(yùn)動方向相同的水平恒力的作用下發(fā)生一段位移，速度由v1增加到v2，求這個過程中該力所做的功。第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日二、動能的表達(dá)式第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日二、動能的表達(dá)式第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日動能的表達(dá)式12Ek＝

mv2物體的質(zhì)量物體的速度物體的動能1、物體的動能等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半2、動能是標(biāo)量，是一個狀態(tài)量單位是焦耳（J）第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日

力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。三、動能定理第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日動能定理W合＝Ek2－Ek1合力做的功末態(tài)的動能初態(tài)的動能W合=

-mv1212mv2212動能定理：合力對物體所做的功等于物體動能的變化。1、合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1，動能增大2、合力做負(fù)功，即W合＜０，Ek2＜Ek1，動能減小思考：合力做功時動能如何變化？第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日說明W合＝Ek2－Ek1過程量狀態(tài)量狀態(tài)量既適用于直線運(yùn)動，也適用于曲線運(yùn)動；既適用于恒力做功，也適用于變力做功；既適用于單個物體，也適用于多個物體；既適用于一個過程，也適用于整個過程。動能定理的適用范圍：做功的過程伴隨著能量的變化第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日類型一：質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上，受與運(yùn)動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度從v1增加到v2思考：外力做功類型三：質(zhì)量為m的物體在與運(yùn)動方向相同的恒力F的作用下，沿粗糙水平面運(yùn)動了一段位移l，受到的摩擦力為Ff，速度從v1變?yōu)関2類型二：質(zhì)量為m的物體在水平粗糙面上受到摩擦力Ff的作用下發(fā)生一段位移l，速度從v1減小到v2第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日分析Fv1Fv2lFfv1lv2FflFv2FfFv1FfWF=

Fl=

-mv1212mv2212Wf=

-Ffl=-mv1212mv2212W合=Fl-Ffl=-mv1212mv2212第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日課本例題1一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0×103kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移達(dá)到l=5.3×102m時，速度達(dá)到起飛速度v=60m/s。在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍。求飛機(jī)受到的牽引力。動能定理:牛頓運(yùn)動定律:F合=F-F阻=F-

kmg=ma②a＝2lv2由v2－v02

=2al得①由動能定理得由①②得F=

+

kmg2lmv2∴F=

+

kmg2lmv2W合=（F-F阻）l=（F-kmg）l=mv212第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日課本例題2一質(zhì)量為m、速度為v0的汽車在關(guān)閉發(fā)動機(jī)后于水平地面滑行了距離l后停了下來。試求汽車受到的阻力。動能定理：W合=

-F阻l=

0-mv0212牛頓運(yùn)動定律：由v2－v02

=2al得①a＝-2lv02由①②得F阻=

2lmv02F合=

0-F阻=

ma②由動能定理得∴F阻=2lmv02第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日用動能定理解題的一般步驟：①確定研究對象和研究過程。②分析物理過程，分析研究對象在運(yùn)動過程中的受力情況，畫受力示意圖，及過程狀態(tài)草圖，明確各力做功情況，即是否做功，是正功還是負(fù)功。③找出研究過程中物體的初、末狀態(tài)的動能（或動能的變化量）④根據(jù)動能定理建立方程，代入數(shù)據(jù)求解，對結(jié)果進(jìn)行分析、說明或討論。第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日例3.物體沿高H的光滑斜面從頂端由靜止下滑，求它滑到底端時的速度大小.H若物體沿高H的光滑曲面從頂端由靜止下滑，結(jié)果如何？解：由動能定理得mgH=mV2∴V=仍由動能定理得mgH=mV2∴V=注意：速度不一定相同若由H高處自由下落，結(jié)果如何呢？仍為V=第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日例4.物體在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由靜止開始運(yùn)動，發(fā)生位移s1后即撤去力F，物體由運(yùn)動一段距離后停止運(yùn)動.整個過程的V–t圖線如圖所示.求推力F與阻力f的比值.Fs1s01234vt解法1.由動能定理得WF+Wf=0即：Fs1+（–fs）=0由V–t圖線知s

：s1=4：1所以F：f=s：s1結(jié)果：F：f=4：1第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日解法2.分段用動能定理Fs1s01234vt撤去F前，由動能定理得（F–f）s1=mV2VmV2撤去F后，由動能定理得–f(s–s1)=0–兩式相加得Fs1+（–fs）=0由解法1知F：f=4：1解法3.牛頓定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動規(guī)律第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日例5.從離地面H高處落下一只質(zhì)量為m的小球，小球在運(yùn)動過程中所受到的空氣阻力大小恒為f，而小球與地面相碰后，能以相同大小的速率反彈，則小球從釋放開始，直至停止彈跳為止，所通過的總路程為?解：皮球運(yùn)動的整個過程據(jù)動能定理：

mgH-fS=0

f=kmg得：S=H/k

第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日6.一質(zhì)量為1kg的物體被人用手由靜止向上提升1m時,物體的速度為2m/s,取g=10m/s,下列說法正確的是:[]A.提升過程中手對物體做功12J;B.提升過程中合外力對物體做功12J;C.提升過程中手對物體做功2J;D.提升過程中物體克服重力做功10J.AD簡析：由動能定理得W合=mv2

∴W合=2J其中W合=W手+（-mgh）∴W手=12J物體克服重力做功W克=mgh=10J或：Vt2=2as∴a=2m/s2

由牛頓第二定律得F–mg=ma∴F=m（g+a）=12NW手=Fh=12J第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日7.速度為V的子彈恰可穿透一塊固定的木板，如果子彈的速度為2V，子彈射穿木板時受的阻力視為不變，則可穿透同樣的木板：[]A.2塊B.3塊C.4塊D.1塊由動能定理得：–fs=0–mV2–fns=0–m（2V）2n=4C第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日8.質(zhì)量為m的金屬塊，當(dāng)初速度為V0時，在水平面上滑行的距離為s，如果將金屬塊的質(zhì)量增加為2m，初速度增加到2V0，在同一水平面上該金屬塊滑行的距離為[]A.sB.2sC.4sD.s/2簡析：由動能定理得：原金屬塊

–μmgs=0–mV02∴s=∴當(dāng)初速度加倍后，滑行的距離為4sC第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日9.一質(zhì)量為2kg的滑塊，以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行，從某時刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間，滑塊的速度變?yōu)橄蛴?，大小?m/s，在這段時間里，水平力做的功為多大？簡析：因始末動能相等，由動能定理知水平力做的功為0第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日10.物體在水平恒力的作用下沿粗糙水平面運(yùn)動，在物體的速度有0增為V的過程中，恒力做功為W1；在物體的速度有V增為2V的過程中，恒力做功為W2，求W1與W2的比值.W1=mV2W2=m(2V)2–mV2

W1:W2=1:3第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日11.質(zhì)量為m的物體從高h(yuǎn)的斜面上由靜止開始滑下，經(jīng)過一段水平距離后停止.若斜面及水平面與物體間的動摩擦因數(shù)相同，整個過程中物體的水平位移為s，求證：μ=h/sBAhss1s2L物體從A到B過程，由動能定理得：WG+Wf=0mgh

–μmgcosθ?L–μmgs2=0mgh

–μmgs1

–μmgs2=0mgh

–μmgs=0∴μ=h/s第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日12.用豎直向上30N的恒力F將地面上質(zhì)量為m=2kg的物體由靜止提升H=2m后即撤去力F，物體落地后陷入地面之下h=0.1m停下來.取g=10m/s2,不計空氣阻力，求地面對物體的平均阻力大小.分析：對全程用動能定理得：FH+mgh–fh=0f=620N第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日13.如圖,光滑水平薄板中心有一個小孔,在孔內(nèi)穿過一條質(zhì)量不計的細(xì)繩,繩的一端系一小球,小球以O(shè)為圓心在板上做勻速圓周運(yùn)動,半徑為R,此時繩的拉力為F,若逐漸增大拉力至8F,小球仍以O(shè)為圓心做半徑為0.5R的勻速圓周運(yùn)動,則此過程中繩的拉力做的功為__________.F∵F=mV12/R8F=mV22/0.5R∴EK1=?mV12=?FREK2=?mV22=2FR∴W=EK2－EK1=1.5FR第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日14.質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P很緩慢地移到Q點，則力F所做的功為：[]FPQA.mgLcosB.mgL（1–cos）C.FLsinD.FLcossTT′mg簡析：球在F方向的位移s=Lsin力F的功WF=Fs=FLsin很緩慢的含義：可認(rèn)為時刻靜止所受合力時刻為0任意過程ΔEk=0由平衡條件得：F=mgtan，故F為變力，WF=FLsin錯誤正確解答：本題中的變力功可由動能定理求解.小球由P到Q，由動能定理得：WF+WG=0即WF–mgL（1–cos）=0∴WF=mgL（1–cos）B第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日15.質(zhì)量為500t的列車以恒定的功率沿水平軌道行駛，在3min內(nèi)行駛了1.45km，其速率由36km/h增大到最大值54km/h，設(shè)機(jī)車所受阻力恒定，求：機(jī)車的功率和機(jī)車所受的阻力.由動能定理：WF+Wf=mVm2–mV02

WF=PtWf=–fsP=fVmPt–fs=mVm2–mV02

Pt–s=mVm2–mV02

P=3.75x105Wf=2.5x104N第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日質(zhì)量為m的物體在光滑水平桌面上靜止，系在物體上輕繩跨過光滑的定滑輪，另一端由地面上以速度v0向右勻速走動的人拉著，人從桌子的邊緣開始向右行至繩和水平方向成30°角處，在此過程中人所做的功為:第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日一輛車通過一根跨過定滑輪的繩PQ提升井中質(zhì)量為m的物體，如圖所示：繩的P端拴在車后的掛鉤上，Q端拴在物體上，設(shè)繩的總長不變；繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計．開始時，車在A點，左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的，左側(cè)繩繩長為H．提升時，車加速向左運(yùn)動，沿水平方向從A經(jīng)過B駛向C．設(shè)A到B的距離也為H，車經(jīng)過B點時的速度為vB．求車由A移到B的過程中，繩Q端的拉力對物體做的功？第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日被豎直上拋物體的初速度與回到拋出點時速度大小之比為k，空氣阻力在物體運(yùn)動過程中大小不變，則重力與空氣阻力的大小之比等于:(K2+1)/(k2-1)第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日如圖所示，斜面的傾角為θ，質(zhì)量為m的物體距擋板P距離為S0，以初速度v0沿斜面下滑。物體與斜面的動摩擦因數(shù)為μ，物體所受摩擦力小于物體沿斜面的下滑力。若物體每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失，求物體通過的路程是多大？第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日上端懸點為O的細(xì)繩長度L=1m，其下端系一小球m，自懸繩與豎直方向成60°角處由靜止釋放，若在O點正下方適當(dāng)位置有一水平長釘O1，當(dāng)小球運(yùn)動到最低點后又以O(shè)1為圓心做圓周運(yùn)動，且小球經(jīng)過圓周軌道最高點時繩上拉力剛好減小到零，試計算O1的確切位置。01 0 。 故O1位于O點正下方的距離為OO1=0.8m

第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日

物塊從光滑曲面上的P點自由滑下，通過粗糙的靜止水平傳送帶以后落到地面上的Q點，若傳送帶的皮帶輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動起來，使傳送帶隨之運(yùn)動，如圖所示，再把物塊放到P點自由滑下則（

）A.物塊將仍落在Q點B.物塊將會落在Q點的左邊C.物塊將會落在Q點的右邊D.物塊有可能落不到地面上圖5-1-4第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期日

如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動.已知當(dāng)子彈相對木塊靜止時，木塊前進(jìn)距離L，子彈進(jìn)入木塊的深度為s.若木塊對子彈的阻力f視為恒定，則下列關(guān)系式中正確的是

A．fL=1/2Mv2

B．fs=1/2mv2C．fs=