2016版高中物理 7.7动能和动能定理(精讲优练课型)课件 新人教版必修2.ppt

7 动能和动能定理,一、动能 1.大小：Ek=_。 2.单位：国际单位制单位为_，1J=1_=1_。 3.标矢性：动能是_(A.矢量 B.标量)，只有_，没有方向。,焦耳,N·m,kg·m2/s2,B,大小,【判一判】 (1)两个物体中，速度大的动能也大。( ) (2)某物体的速度加倍，它的动能也加倍。( ) (3)做匀速圆周运动的物体的动能保持不变。( ),提示：(1)×。动能的表达式为Ek= mv2，即物体的动能大小由质量 和速度大小共同决定，速度大的物体的动能不一定大。 (2)×。由Ek= mv2知，某物体的速度加倍，它的动能变为原来的4 倍。 (3)。由于匀速圆周运动的线速度大小不变，故由Ek= mv2知做匀 速圆周运动的物体的动能保持不变。,二、动能定理 1.推导：如图所示，物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移l，速度由v1增加到v2，此过程力F做的功为W。,ma,Fl,2al,提示：(1)。合外力为零，则合外力的功为零，根据动能定理，物体的动能一定不会变化。 (2)×。合外力不为零，合外力做功可能为零，此时物体的动能不会变化。 (3)。根据动能定理可知，物体动能增加，它的合外力一定做正功。,一、动能、动能定理的理解 思考探究： 歼-15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机，如图所示：,(1)歼-15战机起飞时，合力做什么功？速度怎么变化？动能怎么变化？ (2)歼-15战机着舰时，动能怎么变化？合力做什么功？增加阻拦索的原因是什么？ 提示：(1)歼-15战机起飞时，合力做正功，速度逐渐变大，动能逐渐变大。 (2)歼-15战机着舰时，动能减小，根据动能定理可知合力做负功。增加阻拦索是为了增大战机的阻力，合力做功快，使战机尽快停下来。,【归纳总结】 1.动能的“三性”： (1)相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。 (2)标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。 (3)状态量：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。,2.动能变化量的理解： (1)表达式：Ek=Ek2-Ek1。 (2)物理意义：Ek0，表示动能增加；Ek0，表示动能减少。 (3)变化原因：物体动能的变化源自于合外力做功。合力做正功，动能增加，做负功则动能减少。,3.动能定理的理解： (1)表达式：W=Ek=Ek2-Ek1，式中的W为外力对物体做的总功。 (2)研究对象及过程：动能定理的研究对象可以是单个物体也可以是相对静止的系统。动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段，也可以是运动全过程。 (3)普遍性：动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出，但动能定理本身既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况。,【典例示范】(2015·漳州高一检测)下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是( ) A.物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化 B.若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零 C.物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化 D.物体的动能不变，所受的合外力必定为零,【解题探究】 (1)合外力做功为零时，合外力一定为零吗？ 提示：合外力不一定为零。 (2)物体动能变化时，合外力做功一定不为零吗？ 提示：一定不为零。,【正确解答】选C。力是改变物体速度的原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，A、B错误。物体合外力做功，它的动能一定变化，速度大小也一定变化，C正确。物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误。,【过关训练】 1.(2015·漳州高一检测)改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生变化，在下面几种情况中，汽车的动能是原来的2倍的是( ) A.质量不变，速度变为原来的2倍 B.质量和速度都变为原来的2倍 C.质量变为原来的2倍，速度减半 D.质量减半，速度变为原来的2倍,【解析】选D。由Ek= mv2知，m不变，v变为原来的两倍，Ek变为原来的4倍。同理，m和v都变为原来的2倍时，Ek变为原来的8倍，m变为2倍，速度减半时，Ek变为原来的一半；m减半，v变为2倍时，Ek变为原来的2倍，故选项D正确。,2.(2015·昆明高一检测)如图所示，物体沿曲面从A点无初速度滑下，滑至曲面的最低点B时，下滑的高度为5m，速度为6m/s，若物体的质量为1kg。则下滑过程中物体克服阻力所做的功为( ) A.50J B.18J C.32J D.0J,【解析】选C。由动能定理得mgh-Wf= mv2，故Wf=mgh- mv2= 1×10×5J- ×1×62J=32J，C正确。,【补偿训练】运动员把质量是500g的足球由静止踢出后，某人观察它在空中的运动情况，估计上升的最大高度是10m，在最高点的速度为20m/s，请你根据这个估计运动员在踢足球时对足球做的功为( ) A.100J B.150J C.0J D.200J 【解析】选B。由题意知重力做功WG=-mgh=-0.5×10×10J=-50J。根据动能定理，W+WG= mv2，故运动员做功W= mv2-WG= ×0.5×202J-(-50J)=150J，B正确。,【规律方法】动能与速度的三种关系 (1)数值关系：Ek= mv2，速度v越大，动能Ek越大。 (2)瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系。 (3)变化关系：动能是标量，速度是矢量。当动能发生变化时，物体的速度(大小)一定发生了变化，当速度发生变化时，可能仅是速度方向的变化，物体的动能可能不变。,二、动能定理的应用 思考探究： 如图所示，物体(可视为质点)从长为L、倾角为的光滑斜面顶端由静止滑下。,(1)物体受几个力作用？各做什么功？怎么求合力的功？ (2)如何求物体到达斜面底端时的速度？能用多种方法求解物体到达斜面底端时的速度吗？哪种方法简单？ 提示：(1)物体受重力和支持力两个力，重力做正功，支持力不做功。合力做的功等于重力的功。 (2)解法一：先求物体的加速度a，再根据公式v2=2ax得物体到达斜面底端的速度。,解法二：根据动能定理mgLsin= mv2，可以求得物体到达斜面底端的速度。 比较两种求法，应用动能定理求解较为简单。,【归纳总结】 1.应用动能定理解题的步骤： (1)确定研究对象和研究过程(研究对象一般为单个物体或相对静止的物体组成的系统)。 (2)对研究对象进行受力分析(注意哪些力做功或不做功)。 (3)确定合外力对物体做的功(注意功的正负)。 (4)确定物体的初、末动能(注意动能增量是末动能减初动能)。 (5)根据动能定理列式、求解。,2.动力学问题两种解法的比较：,两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单，不易出错。,【典例示范】(2015·海口高一检测)如图所示，右端连有一个光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5m，一个质量为m=0.5kg的木块在F=1.5N的水平拉力作用下，从桌面上的A端由静止开始向右运动，木块到达B端时撤去拉力F，木块与水平桌面间的动摩擦因数=0.2，取g=10m/s2.求： (1)木块沿弧形槽上升的最大高度(木块未离开弧形槽)。 (2)木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离。,【解题探究】 (1)木块沿水平桌面向右运动时哪些力做功？各做什么功？沿弧形槽上升时哪些力做功？ 提示：沿水平桌面向右运动时拉力和摩擦力做功，拉力做正功，摩擦力做负功；沿弧形槽上升时重力做负功。 (2)木块两次经过B点时速度大小相等吗？在弧形槽最高点时速度有何特点？ 提示：木块离开B点上升到再下来经过该点过程中，合力做功为零，动能相同，速度大小相等。在弧形槽最高点时物体的速度为零。,【正确解答】(1)设木块沿弧形槽上升的最大高度为h，木块在最高点时的速度为零。从木块开始运动到弧形槽最高点，由动能定理得：FL-FfL-mgh=0 其中Ff=FN=mg=0.2×0.5×10N=1.0N 所以 (2)设木块离开B点后沿桌面滑动的最大距离为x。由动能定理得：mgh-Ffx=0 所以： 答案：(1)0.15m (2)0.75m,【规律方法】动能定理在多过程中的应用技巧 (1)当物体运动过程中涉及多个力做功时，各力对应的位移可能不相同，计算各力做功时，应注意各力对应的位移。计算总功时，应计算整个过程中出现过的各力做功的代数和。 (2)研究初、末动能时，只需关注初、末状态，不必关心中间运动的细节。,【过关训练】 1.(拓展延伸)若【典例示范】中弧形槽的半径为0.3m，求木块经过圆弧上B点时的速度大小和对圆弧轨道的压力？,【解析】由弧形槽上最高点滑至B点时 根据动能定理得mgh= mv2， 故 根据牛顿第二定律：FN-mg= 所以木块的支持力FN=mg+ =10N， 木块对圆弧轨道的压力为10N。 答案： m/s 10N,2.(多选)(2015·杭州高一检测)如图所示， 半径为R的 光滑圆弧槽固定在小车上，有 一小球静止在圆弧槽的最低点。小车和小球 一起以速度v向右匀速运动。当小车遇到障碍物突然停止后，小球上升的高度可能是( ) A.等于 B.大于 C.小于 D.与小车的速度v有关,【解析】选A、C、D。小球冲上圆弧槽，则有两种可能，一是速度较小，滑到某处小球速度为0，根据动能定理有 mv2=mgh，解得h= 另一可能是速度较大，小球滑出弧面做斜抛运动，到最高点还有水平速度，则此时小球所能达到的最大高度要小于 。故A、C、D正确，B错误。,3.质量为8g的子弹以400m/s的速度水平射入厚为5cm的木板，射出后的速度为100m/s，求子弹克服阻力所做的功以及子弹受到的平均阻力的大小。 【解析】子弹射入木板的过程中，在竖直方向受到的重力和支持力的作用互相抵消，在水平方向受到阻力Ff，根据动能定理得 答案：600J 1.2×104N,【补偿训练】(2015·晋江高一检测)篮球比赛中一运动员在某次投篮过程中对篮球做功为W，出手高度为h1，篮筐距地面高度为h2，球的质量为m，不计空气阻力，则篮球进筐时的动能为( ) A.W+mgh1-mgh2 B.mgh2-mgh1-W C.mgh1+mgh2-W D.W+mgh2-mgh1,【解析】选A。投篮过程中，篮球上升的高度h=h2-h1，根据动能定理得W-mgh=Ek-0，故篮球进筐时的动能Ek=W-mg(h2-h1)=W+mgh1-mgh2，A正确。,【拓展例题】考查内容：动能定理在多过程物理问题中的应用 【典例示范】如图所示，质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑 停止，则 (1)钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？ (2)若让钢珠进入沙坑 ，则钢珠在h处的动能应为多少？设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。,【正确解答】(1)取钢珠为研究对象，对它的整个运动过程，由动能 定理得W=WF+WG=Ek=0。取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参 考平面，则重力的功WG= mgh，阻力的功WF=- Ffh，代入得 mgh - Ffh=0，故有 =11。即所求倍数为11。 (2)设钢珠在h处的动能为Ek，则对钢珠的整个运动过程，由动能定理 得W=WF+WG=Ek，进一步展开为 ，得Ek= 答案：(1)11 (2),动能定理的应用 【典例示范】如图所示，质量m=1kg的木块静止在高h=1.2m的平台上，木块与平台间的动摩擦因数=0.2，用水平推力F=20N，使木块产生位移l1=3m时撤去，木块又滑行l2=1m后飞出平台，求木块落地时速度的大小。,【现场答案】,【找错·纠错】分析上述解析过程，你知道错在哪里吗？ 错因： 1.摩擦力的功求错，改为： Wf=-mg(l1+l2) 2.合力的功求错，改为： W=Fl1-mg(l1+l2)+mgh 3.由、导致的错误，改为： Fl1-mg(l1+l2)+mgh= mv2-0 4.求解结果错误，改为：v=8 m/s,正解：木块运动分为三个阶段，先是在l1段匀加速直线运动，然后是在l2段匀减速直线运动，最后是平抛运动。设木块落地时的速度为v。整个过程中各力做功情况分别为： 推力做功WF=Fl1， 摩擦力做功Wf=-mg(l1+l2)， 重力做功WG=mgh， 故合力做的功：W=Fl1-mg(l1+l2)+mgh,由动能定理W=Ek得 Fl1-mg(l1+l2)+mgh= mv2-0， 代入数据解得v=8 m/s。 答案：8 m/s,