高中物理动能和动能定理省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,7.7动能和动能定理,第1页,教学目标,、掌握用动能定理还能处理一些用牛顿第二定律和运动学公式难以求解问题，如变力作用过程、曲线运动等问题。,、掌握用动能定理处理含有包括物理量中,F,、,l,、,m,、,v,、,W,、,Ek,等物理量力学问题。,教学重难点,了解动能概念，会用动能定义式进行计算,探究功与物体速度改变关系，知道动能定理适用范围,会推到动能定理表示式,教学方法,1.讲授法，启示法，直观演示法,第2页,第一课时,第3页,一.动能,1.物体因为运动而含有能叫动能,2.动能大小：,3.动能是标量,4.动能是状态量，也是相对量因为为瞬时速度，且与参考系选择相关,公式中速度普通指相对于地面速度,5.动能单位与功单位相同-焦耳.,6.动能与动量大小关系：,一个物体动量发生改变，它动能不一定改变一个物体动能发生改变，它动量一定改变,第4页,二、动能定理,1.,合外力,所做功等于物体,动能改变,这个结论叫做动能定理.,合,2.动能定理了解及应用关键点:,(1)等式左边为各个力做功代数和，正值代表正功，负值代表负功。等式右边动能改变，指末动能E,K2,=1/2mv,2,2,与初能E,K1,=1/2mv,1,2,之差.,(2)“增量”是末动能减初动能E,K,0表示动能增加，E,K,0表示动能减小,第5页,(3)在动能定理中,总功指各外力对物体做功代数和这里我们所说外力包含重力、弹力、摩擦力、电场力或其它力等,(4)动能定理适用,单个,物体，对于物体系统尤其是含有相对运动物体系统不能盲目标应用动能定理因为此时内力功也可引发物体动能向其它形式能（比如内能）转化,(5)各力位移相同时，可求合外力做功，各力位移不一样时，分别求力做功，然后求代数和,(6)有些力在物体运动全过程中不是一直存在，若物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态、受力等情况均发生改变，因而在考虑外力做功时，必须依据不一样情况分别对待.,第6页,(7)动能定理中位移和速度必须是相对于同一个参考系.普通以地面为参考系.,(8)若物体运动过程中包含几个不一样物理过程，解题时能够分段考虑.若有能力，可视全过程为一整体，用动能定了解题.,(9)动能定理中包括物理量有、,等，在处理含有上述物理量力学问题时，能够考虑使用动能定理。因为只需从力在整个位移内功和这段位移始末两状态动能改变去考查，无需注意其中运动状态改变细节，又因为动能和功都是标量，无方向性，不论是直线运动或曲线运动，计算都有会尤其方便。,总之，不论做何种运动，只要不包括加速度和时间，就可考虑应用动能定理处理动力学问题。,第7页,例1、钢球从高处向下落，最终陷入泥中，假如空气阻力可忽略不计，陷入泥中阻力为重力n,倍，,求：钢珠在空中下落高度,H,与陷入泥中深度h,比值 Hh,=?,解:,画出示意图并分析受力如图示：,h,H,mg,mg,f,由动能定理，选全过程,mg(H+h)nmgh=0,H,+,h,=n,h,H:h=n-1,第8页,练习1、放在光滑水平面上某物体，在水平恒力F作用下，由静止开始运动，在其速度由0增加到v和由v增加到2v两个阶段中，F对物体所做功之比为 (),A.11,B.12,C.13,D.14,C,第9页,例2如右图所表示，水平传送带保持 1m/s 速度运动。一质量为1kg物体与传送带间动摩擦因数为0.2。现将该物体无初速地放到传送带上,A,点，然后运动到了距,A,点1m B点，则皮带对该物体做功为（）,A.0.5J B.2J,C.2.5J D.5J,解:,设工件向右运动距离,S,时，速度到达传送带速度v，由动能定理可知 mgS=1/2mv,2,解得,S,=0.25m，说明工件未抵达B点时，速度已抵达v，,所以工件动能增量为,E,K,=1/2,m,v,2,=0.511=0.5J,A,A,B,第10页,练习2、两辆汽车在同一平直路面上行驶，它们质量之比m,1,m,2,=12，速度之比v,1,v,2,=21，两车急刹车后甲车滑行最大距离为s,1,，乙车滑行最大距离为s,2,，设两车与路面间动摩擦因数相等，不计空气阻力，则(),A.s,1,s,2,=12,B.s,1,s,2,=11,C.s,1,s,2,=21,D.s,1,s,2,=41,D,第11页,以下列图所表示，一个质量为m小球从A点由静止开始滑到B点，并从B点抛出，若在从A到B过程中，机械能损失为E，小球自B点抛出水平分速度为v，则小球抛出后抵达最高点时与A点竖直距离是,。,例3、,A,B,解,:小球自B点抛出后做斜上抛运动,水平方向做匀速直线运动,到最高点C速度仍为v,设AC高度差为h,v,C,h,由动能定理,AB C,mgh E=1/2mv,2,h=v,2,/2g+E/mg,v,2,/2g+E/mg,第12页,练习3、以下关于运动物体所受合外力、合外力做功和动能改变关系，正确是 ,A假如物体所受合外力为零，那么，合外力对,物体做功一定为零,B假如合外力对物体所做功为零，则合外力一,定为零,C物体在合外力作用下作变速运动，动能一定变,化,D物体动能不变，所受合外力必定为零,A,第13页,质量为m跳水运动员从高为H跳台上以速率v,1,起跳，落水时速率为v,2,，运动中遇有空气阻力，那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做功是多少？,V,1,H,V,2,解：,对象运动员,过程-从,起跳,到,落水,受力分析-如图示,f,mg,由动能定理,合,例4.,第14页,练习4、一质量为1kg物体被人用手由静止向上提升1m，这时物体速度2 m/s，则以下说法正确是(),V=2m/s,h=1m,F,F,A手对物体做功 12J,B合外力对物体做功 12J,C合外力对物体做功 2J,D物体克服重力做功 10 J,mg,A C D,第15页,例5.如图所表示，质量为m物块从高h斜面顶端O由静止开始滑下，最终停顿在水平面上B点。若物块从斜面顶端以初速度v,0,沿斜面滑下，则停顿在水平面上C点，已知，AB=BC,则物块在斜面上克服阻力做功为,。（设物块经过斜面与水平面交接点处无能量损失）,C,A,B,m,h,O,解：,设物块在斜面上克服阻力做功为W,1,，,在AB或BC段克服阻力做功W,2,由动能定理 OB,mgh-W,1,W,2,=0,OC,mgh-W,1,2W,2,=0-1/2 mv,0,2,W,1,=mgh1/2 mv,0,2,mgh1/2 mv,0,2,第16页,练习5某人在高h处抛出一个质量为m物体不计空气阻力，物体落地时速度为v，这人对物体所做功为：(),Amgh,Bmv,2,/2,Cmgh+mv,2,/2,Dmv,2,/2-mgh,D,第17页,例6.斜面倾角为，长为L，AB段光滑，BC段粗糙，AB=L/3,质量为m木块从斜面顶端无初速下滑，抵达C端时速度刚好为零。求物体和BC段间动摩擦因数。,B,A,C,L,分析,：以木块为对象，下滑全过程用动能定理：,重力做功为,摩擦力做功为,支持力不做功,初、末动能均为零。,由动能定理,mgLsin-2/3 mgLcos=0,可解得,点评：,用动能定理比用牛顿定律和运动学方程解题方便得多。,第18页,练习6.竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力大小正比于球速度(),（A）上升过程中克服重力做功大于下降过程中重 力做功,（B）上升过程中克服重力做功等于下降过程中重力做功,（C）上升过程中克服重力做功平均功率大于下降 过程中重力做功平均功率,（D）上升过程中克服重力做功平均功率等于下降过程中重力做功平均功率,B、C,第19页,例7.将小球以初速度v,0,竖直上抛，在不计空气阻力理想情况下，小球将上升到某一最大高度。因为有空气阻力，小球实际上升最大高度只有该理想高度80%。设空气阻力大小恒定，求小球落回抛出点时速度大小v?,解：有空气阻力和无空气阻力两种情况下分别在上升过程对小球用动能定理：,v,v,/,f,G,G,f,和,可得H=v,0,2,/2g，,第20页,再以小球为对象，在有空气阻力情况下对上升和下落全过程用动能定理。全过程重力做功为零，所以有：,解得,第21页,例8.地面上有一钢板水平放置，它上方3m处有一钢球质量 m=1kg，以向下初速度v,0,=2m/s竖直向下运动，假定小球运动时受到一个大小不变空气阻力 f=2N，小球与钢板相撞时无机械能损失，小球最终停顿运动时，它所经历旅程S 等于 多少？(g=10m/s,2,),V,0,=2m/s,h=3m,解：,对象 小球,过程,从开始到结束,受力分析-如图示,mg,f,由动能定理,第22页,练习7.如图所表示，A、B是位于水平桌面上两质量相等木块，离墙壁距离分别为,l,1,和,l,2,，与桌面之间滑动摩擦系数分别为,A,和,B,，今给A以某一初速度，使之从桌面右端向左运动，假定A、B之间，B与墙间碰撞时间都很短，且碰撞中总动能无损失，若要使木块A最终不从桌面上掉下来，则A,初速度最大不能超出,。,l,1,A,B,l,2,第23页,例9.在光滑水平面上有一静止物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向恒力乙推这一物体，当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体动能为32 J,则在整个过程中，恒力甲做功等于,焦耳，恒力乙做功等于,焦耳.,解：,画出运动示意图如图示：由牛顿定律和运动学公式,A,B,C,F,甲,F,乙,S,AB,S=1/2,a,1,t,2,=F,1,t,2,/2m,v=,a,t=F,1,t/m,v,BCA,-S=vt-1/2,a,2,t,2,=F,1,t,2,/m-F,2,t,2,/2m,F,2,=3 F,1,ABCA,由动能定理,F,1,S+F,2,S=32,W,1,=F,1,S=8J,W,2,=F,2,S=24J,8J,24J,第24页,例10.总质量为M列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，中途脱节司机发觉时，机车已行驶L距离，于是马上关闭发动机滑行设运动阻力与质量成正比，机车牵引力恒定，当列车两部分都停顿时，它们距离是多少？,第25页,对末节车厢应用动能定理，有,说明,本题所求距离为两个物体位移之差，需分别对各个物体应用动能定理求解时也可假设中途脱节时，司机若马上关闭发动机，则列车两部分将停在同一地点现实际上是行驶了距离L后才关闭发动机，此过程中牵引力做功，可看作用来补续前部分列车多行驶一段距离而,才停顿,则二者距离,s=s,1,-s,2,.对前面部分列车应用动能定理,有,第26页,练习8.质量为m飞机以水平v,0,飞离跑道后逐步上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上恒定升力(该升力由其它力协力提供,不含重力).今测得当飞机在水平方向位移为L时,它上升高度为h,求(1)飞机受到升力大小?(2)从起飞到上升至h高度过程中升力所做功及在高度h处飞机动能?,解析(1)飞机水平速度不变,L=v,0,t,竖直方向加速度恒定,h=at,2,消去t即得,由牛顿第二定律得:F=mgma=,第27页,(2)升力做功W=Fh=,在h处,v,t,=at=,第28页,例11如图示，光滑水平桌面上开一个小孔，穿一根细绳，绳一端系一个小球，另一端用力F 向下拉，维持小球在水平面上做半径为r 匀速圆周运动现缓缓地增大拉力，使圆周半径逐步减小当拉力变为8F 时，小球运动半径变为r/2，则在此过程中拉力对小球所做功是：,A0 B7Fr/2,C4Fr D3Fr/2,解：,D,第29页,练习9.某人造地球卫星因受高空稀薄空气阻气作用，绕地球运转轨道会慢慢改变，每次测量中卫星运动可近似看作圆周运动。某次测量卫星轨道半径为r,1,，以后变为r,2,。以E,k1,、E,k2,表示卫星在这两个轨道上动能，T,1,、,T,2,表示卫星在这两上轨道上绕地运动周期，则 (),（,A,）E,k2,E,k1,T,2,T,1,（,B,）E,k2,E,k1,T,2,T,1,（,C,）,E,k2,E,k1,T,2,T,1,（,D,）E,k2,E,k1,T,2,T,1,C,第30页,质量为m物体放在小车一端受水平恒力F作用被拉到另一端(如图所表示)。假如第一次将小车固定；第二次小车能够在光滑水平面上运动。比较这两次过程中拉力F所作功W,1,和W,2,、产生热量Q,1,和Q,2,、物体末动能E,k1,和E,k,2,，应有W,1,_W,2,；Q,1,_Q,2,；E,k1,_ _E,k2,。(用“”或“(v,0,+v,m,)/2,D.克服阻力功为,提醒:由动能定理 Pt fs=1/2m(v,m,2,-v,0,2,),f=F=P/v,m,联列解之,A C D,第53页,例20.一传送带装置示意如图，其中传送带经过AB区域时是水平，经过BC区域时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成，未画出），经过CD区域时是倾斜，AB和CD都与BC相切。现将大量质量均为m小箱一个一个在A处放到传送带上，放置时初速为零，经传送带运输到D处，D和A高度差为h。稳定工作时传送带速度不变，CD段上各箱等距排列，相邻两箱距离为L。每个箱子在A处投上后，在抵达B之前已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动（忽略经BC段时微小滑动）。己知在一段相当长时间T内，共运输小货箱数目为N，这装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处摩擦。求电动机平均输出功率P。,第54页,【解析】以地面为参考（下同），设传送带运动速度为v,0,，在水平段运输过程中，小货箱先在滑动摩擦力作用下做匀加速运动，设这段旅程为S，所用时间为t，加速度为a，则对小箱有：Sat,2,v,0,at,在这段时间内，传送带运动旅程为：S,0,=v,0,t，,由以上可得S,0,2S,用f表示小箱与传送带之间滑动摩擦力，则传送带对小箱做功为：W,1,=fS=mv,0,2,传送带克服小箱对它摩擦力做功：,W,0,=Fs,0,=2mv,0,2,二者之差就是克服摩擦力做功发出热量：,Q=mv,0,2,第55页,可见，在小箱加速运动过程中，小箱取得动能与发烧量相等。,T时间内，电动机输出功为：W=PT,此功用于增加小箱动能、势能以及克服摩擦力发烧,即W=Nmv,0,2,十NmghNQ,已知相邻两小箱距离为L，所以：v,0,TNL,联立得,第56页,第二课时,第57页,动能 动能定理 习题课,（第二课时）,(2)物理意义：,动能定理指出了外力对物体所做总功与物体动能改变之间关系，即外力对物体做总功，对应着物体动能改变，改变大小由做功多少来量度,.,第58页,(3)动能定理了解及应用关键点,动能定理计算式为标量式，,v,为相对同一参考系速度 动能定理中“外力”指作用在物体上包含重力在内全部外力如弹力、摩擦力、电场力、磁场力、万有引力 动能定理对象是单一物体，或者能够看成单一物体物体系 动能定理适合用于物体直线运动，也适合用于曲线运动；适合用于恒力做功，也适合用于变力做功，力能够是各种性质力，既能够同时作用，也能够分段作用只要求出在作用过程中各力做功多少和正负即可这些正是动能定了解题优越性所在 若物体在运动过程中包含几个不一样过程，应用动能定理时，能够分段考虑，也能够把全过程作为一个整体来处理,第59页,第60页,第61页,第62页,第63页,第64页,第65页,第66页,第67页,课堂小结：应用动能定了解题基本步骤,1.选取研究对象，明确它运动过程,2.分析研究对象受力情况和各个力做功情况：受哪些力?每个力是否做功，做正功还是做负功?做多少功?然后求各个力做功代数和.,3.明确物体在过程始未状态动能E,K1,和E,K2,4.列出动能方程W,外,=E,K2,-E,K1,，及其它必要辅助方程，进行求解.,第68页,再见,第69页,