8.3動(dòng)能和動(dòng)能定理高一物理高效互動(dòng)課件（人教2019）

8.3動(dòng)能和動(dòng)能定理

高中物理必修二

第八章

機(jī)械能守恒定律

一、動(dòng)能1、動(dòng)能的概念：

物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。2、物體的動(dòng)能的影響因素：質(zhì)量相同時(shí)，速度越大，物體的動(dòng)能越大。速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，物體的動(dòng)能越大。

一、動(dòng)能思考：列車的動(dòng)能如何變化？變化的原因是什么？磁懸浮列車在牽引力的作用下（不計(jì)阻力），速度逐漸增大一、動(dòng)能3、外力做功：質(zhì)量為m的物體在與運(yùn)動(dòng)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(阻力不計(jì)），嘗試用m、v表示力F的功。Fv1Fv2lGFN一、動(dòng)能WG=mgh1-mgh2

對(duì)照可知必然是一種能量，而且是與物體的質(zhì)量和速度相關(guān)的能量。就是我們探究的動(dòng)能的表達(dá)式。W=-EK對(duì)照一、動(dòng)能4、動(dòng)能的表達(dá)式Ek＝

。其單位與功的單位相同，在國(guó)際單位制中為焦耳，符號(hào)為J。5、動(dòng)能是標(biāo)量，沒(méi)有負(fù)值。6、動(dòng)能是狀態(tài)量，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。7、動(dòng)能具有相對(duì)性，選取不同的參考系，物體的速度大小不同，動(dòng)能也不同，一般以地面為參考系。二、動(dòng)能定理W合＝Ek2－Ek1合力做的功末態(tài)的動(dòng)能初態(tài)的動(dòng)能W合=

-mv1212mv22121、動(dòng)能定理：力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1，動(dòng)能增大合力做負(fù)功，即W合＜０，Ek2＜Ek1，動(dòng)能減小位移與速度相對(duì)同一參考系---通常選地面二、動(dòng)能定理W合＝Ek2－Ek1過(guò)程量狀態(tài)量狀態(tài)量既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)；既適用于恒力做功，也適用于變力做功；既適用于單個(gè)物體，也適用于多個(gè)物體；既適用于一個(gè)過(guò)程，也適用于整個(gè)過(guò)程。（2）動(dòng)能定理的適用范圍：（1）做功的過(guò)程伴隨著能量的變化。2、動(dòng)能定理的理解：二、動(dòng)能定理（3）如果合外力對(duì)物體做功，物體動(dòng)能發(fā)生變化，速度一定發(fā)生變化；而速度變化動(dòng)能不一定變化，比如做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度方向時(shí)刻變化，但所受合外力對(duì)物體不做功。（4）物體受變力作用且做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可將運(yùn)動(dòng)過(guò)程分解成許多小段，認(rèn)為物體在每小段運(yùn)動(dòng)中受到的都是恒力，運(yùn)動(dòng)的軌跡為直線，同樣可推導(dǎo)出動(dòng)能定理的表達(dá)式。三、動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用例1、一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m為7.0×104kg，起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑。當(dāng)位移l達(dá)到2.5×103m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度80m/s。在此過(guò)程中，飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)所受重力的1/50。g取10m/s2，求飛機(jī)平均牽引力的大小。分析

本題已知飛機(jī)滑跑過(guò)程的始、末速度，因而能夠知道它在滑跑過(guò)程中增加的動(dòng)能。根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能的增加等于牽引力做功和阻力做功的代數(shù)和。如圖，在整個(gè)過(guò)程中，牽引力對(duì)飛機(jī)做正功、阻力做負(fù)功。由于飛機(jī)的位移和所受阻力已知，因而可以求得牽引力的大小。三、動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用解以飛機(jī)為研究對(duì)象，設(shè)飛機(jī)滑跑的方向?yàn)閤軸正方向。飛機(jī)的初動(dòng)能Ek1＝0，末動(dòng)能，合力F做的功根據(jù)動(dòng)能定理

,有由于把數(shù)值代入后得到飛機(jī)平均牽引力的大小是1.04×105N。三、動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用3、應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：4、動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，只關(guān)注某過(guò)程的初、末狀態(tài)，不需考慮過(guò)程細(xì)節(jié)，尤其是求多過(guò)程、瞬間過(guò)程更有優(yōu)勢(shì)！例2、如圖，質(zhì)量為m=2kg的環(huán)套在光滑豎直的桿AB上，能無(wú)摩擦的上下滑動(dòng)，現(xiàn)通過(guò)定滑輪用細(xì)繩以F=60N的恒力拉環(huán)，不計(jì)細(xì)繩與滑輪間的摩擦，若環(huán)在A點(diǎn)時(shí)速度為vA=3m/s，則環(huán)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度vB多大？三、動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用三、動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用W合=EkB–EkA解：以環(huán)為研究對(duì)象，環(huán)受重力、支持力、繩的拉力作用，其中桿的支持力對(duì)環(huán)不做功.由動(dòng)能定理得：即：WF+WG=EkB–EkA滑輪右側(cè)繩頭位移s=2m，∴F對(duì)繩做的功W=Fs=120J由于繩的能量傳輸作用，∴繩對(duì)環(huán)做功WF=120JWF+（–mgh）=

mvB2–

mvA2代入數(shù)據(jù)得VB=7m/s5、動(dòng)能定理的優(yōu)越性

牛頓運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)能定理適用條件只能研究物體在恒力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的情況對(duì)于物體在恒力或變力作用下做直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)的情況均適用應(yīng)用方法要考慮運(yùn)動(dòng)過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)只考慮各力的做功情況及初、末狀態(tài)的動(dòng)能三、動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用三、動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用運(yùn)算方法矢量運(yùn)算代數(shù)運(yùn)算相同點(diǎn)確定研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析結(jié)論應(yīng)用動(dòng)能定理解題不涉及加速度、時(shí)間，不涉及矢量運(yùn)算，運(yùn)算簡(jiǎn)單，不易出錯(cuò)課堂練習(xí)1、下列關(guān)于動(dòng)能定理的說(shuō)法正確的是（

）A.合外力對(duì)物體做多少正功，動(dòng)能就增加多少B.合外力對(duì)物體做多少負(fù)功，動(dòng)能就增加多少C.合外力對(duì)物體做正功，動(dòng)能也可能保持不變D.不管合外力對(duì)物體做多少正功，動(dòng)能均保持不變A課堂練習(xí)2、一個(gè)人站在陽(yáng)臺(tái)上，從陽(yáng)臺(tái)邊緣以相同的速率v0分別把三個(gè)質(zhì)量相同的球豎直上拋、豎直下拋、水平拋出，不計(jì)空氣阻力，則三個(gè)球落地時(shí)的動(dòng)能（

）A.上拋球最大

B.下拋球最大C.平拋球最大

D.一樣大D課堂練習(xí)3、如圖所示，軌道由水平軌道AB和足夠長(zhǎng)斜面軌道BC平滑連接而成，斜面軌道BC與水平面間的夾角為θ＝37°。質(zhì)量為m＝1kg的物塊靜止在距離B點(diǎn)x0＝8m的水平軌道上，物塊與水平面和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.50?，F(xiàn)在物塊上作用一個(gè)大小F＝6N、方向水平向右的拉力，物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去該拉力。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2。求：(1)物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(2)物塊沿斜面上滑的最大距離xm。課堂練習(xí)解析：課堂練習(xí)4、2022年2月，北京冬奧會(huì)冰壺比賽在“冰立方”拉開(kāi)帷幕，比賽場(chǎng)地如圖所示。比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員在P點(diǎn)將靜止的冰壺用力推出(作用時(shí)間極短，可忽略不計(jì))，冰壺運(yùn)動(dòng)至營(yíng)壘中的Q點(diǎn)剛好停下，P、Q兩點(diǎn)之間的距離L＝40m。假設(shè)冰壺與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺的質(zhì)量為20kg，g取10m/s2，則下列說(shuō)法正確的是（

）A.運(yùn)動(dòng)員給冰壺的初速度為5m/sB.摩擦力的平均功率為6WC.整個(gè)過(guò)程中摩擦力對(duì)冰壺所做的