8.3动能和动能定理 课件（41张）-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共41张PPT)
文档属性
| 名称 | 8.3动能和动能定理 课件（41张）-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共41张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 808.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-14 16:27:15 | ||
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文档简介
(共41张PPT)
第八章 机械能守恒定律
第3节 动能和动能定理
教学目标
①掌握动能的表达式和单位，知道动能是标量；
②能运用牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理，理解
动能定理的物理意义；
③能运用动能定理解决简单的问题；
教学重点
①掌握动能的表达式和单位，知道动能是标量；
②能运用牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理，理解
动能定理的物理意义；
教学难点
能运用动能定理解决简单的问题；
复习回顾
1、重力做功的表达式，重力势能的表达式
2、重力做功和重力势能的关系
3、计算重力势能时应该先确定什么？
4、弹力做功和弹性势能的关系？
5、弹力弹性力势能的表达式？
新课讲授
问题与探究
物体由于运动而具有的能量叫做动能，初中我们已经定性的学习了动能，物体的质量越大、速度越大，它的动能就越大。比如说子弹在弹筒内推力的作用下速度越来越大，动能增加，显然动能的增加跟推力做功有关系。你还能举出其他的例子，说明动能和力做功有关吗？
大量实例说明，物体动能的变化和力对物体做的功密切相关。我们先研究力的做功吧！
一、动能的表达式
情景分析：
质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在于运动方向相同的恒力F（未知）的作用下发生一段位移l（未知），速度由v1增加到v2.求恒力做功是多少？
恒力F做功：
牛顿第二定律：
匀变速直线运动表达式：
推导过程：
由恒力F做功的表达式 可以看出恒力做功与初末位置的 有关。而 与我们学习过的动能特征一致。因此我们把 叫做物体的动能，常用Ek表示。
(1)定义
动能
物体由于运动而具有的能量叫作动能，常用Ek表示！
(2)表达式
(3)单位
动能和其他能一样，单位都是焦耳，符号为J。
(4)动能的性质
①标矢性：动能是标量，只有大小，没有方向。不可能是负值
②瞬时性：动能是状态量，对应物体在某一时刻的运动状态。速度变化时，动能不一定变。
③相对性：由于速度与参考系的选取有关，所以动能也有关。一般情况下，都选地面为参考系。
1．(多选)对动能的理解，下列说法正确的是
A.凡是运动的物体都具有动能
B.动能像重力势能一样有正负
C.质量一定的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能
不一定变化
D.动能不变的物体，一定处于平衡状态
AC
2、下列关于运动物体的合外力做功与动能、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.物体所受的合外力做功，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
C
二、动能定理
这个关系表明，力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫作动能定理。
思考1：
如果物体在运动中受到几个力的共同作用，那么动能定理中力对物体做的功W代表什么含义？
此时的W表示合力做的功。
因此：
动能定理表示，物体所受的合力在一个过程中对物体做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化。
思考2：
动能定理是在恒力作用下，做直线运动时得到的结论。那么当物体受变力作用，或者做曲线运动时，动能定理是否成立？
成立
思路：微分法。我们可以整个过程分成许多小段，每一小段物体都可以看做是受恒力作用下的直线运动，我们把每一小段力的做功加起来，就能得到动能定理。
若物体受变力作用，或做曲线运动时，解析过程如下：
……
……
动能定理的理解
①适用范围：既适用于恒力，也适用于变力;既适用于直线运动，也适用于曲线运动。
②两者关系：合外力做功与动能变化的关系，合外力做正功，动能增加；合外力做负功，动能减少。
③研究对象：一般用于单个物体。
④研究过程：可以针对整个运动过程，也可以分成几段进行。
⑤参考系：动能定理计算式中的物理量，应该是在同一参考系之下，一般我们都选地面。
1、质量m＝6×103 kg的客机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离l＝7.2×102 m时，达到起飞速度v＝60 m/s.求：
(1)起飞时飞机的动能是多少？
(2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？
(3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？
(1)起飞时飞机的动能是多少？
(2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？
代入数值得Ek＝1.08×107 J.
解析 设飞机受到的牵引力为F，由题意知合外力为F，
由动能定理得Fl＝Ek－0，代入数值得F＝1.5×104 N.
(3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？
解析 设飞机的滑行距离为l′，滑行过程中受到的平均阻力大小为Ff，飞机受到的合力为F－Ff.
由动能定理得(F－Ff)l′＝Ek－0
解得l′＝9×102 m.
2、在距水平地面高12 m处，以12 m/s的水平速度抛出质量为0.5 kg的小球，其落地时速度大小为18 m/s，求小球在运动过程中克服阻力做的功.(g取10 m/s2)
解析 对小球自抛出至落地过程，由动能定理得
2、(多选)(2020·天津南开中学高一月考)如图3所示，质量为m的物块在水平恒力F的推动下，从粗糙山坡底部的A处由静止运动至高为h的坡顶B处，并获得速度v，A、B之间的水平距离为x，重力加速度为g，则
ABD
动能定理的解题步骤：
①明确研究对象和研究过程。
②受力分析，确定各力做功及其正负，求出总功。
③确定初末位置的动能。
④列动能定理表达式。
1、一物体的速度大小为v0时，其动能为Ek，当它的动能为2Ek时，其速度大小为
课堂练习
C
2、(多选)一质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑的水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前速度的大小相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为
A.Δv＝0 B.Δv＝12 m/s
C.W＝0 D.W＝10.8 J
课堂练习
BC
3、(多选)甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉着它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s.如图1所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是
A.力F对甲物体做功多
B.力F对甲、乙两个物体做的功一样多
C.甲物体获得的动能比乙大
D.甲、乙两个物体获得的动能相同
课堂练习
BC
4、一质量为1 kg的滑块以6 m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行.从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变为向右，大小仍为6 m/s.在这段时间内水平力对滑块所做的功是
A.0 B.9 J
C.18 J D.无法确定
课堂练习
A
课堂练习
5、人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为
A.－400 J B.－3 800 J
C.－50 000 J D.－4 200 J
B
6、一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的动能
A.上抛球最大 B.下抛球最大
C.平抛球最大 D.一样大
D
课堂练习
7、如图2，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能一定
A.小于拉力所做的功
B.等于拉力所做的功
C.等于克服摩擦力所做的功
D.大于克服摩擦力所做的功
A
课堂练习
8、将质量为m的物体，以初速度v0竖直向上抛出.已知抛出过程中阻力大小恒为重力大小的 ，重力加速度为g.求：
(1)物体上升的最大高度；
(2)物体落回抛出点时的速度大小？
课堂练习
恒力+直线运动
(1)物体上升的最大高度
解析 上升过程，由动能定理得：
(2)物体落回抛出点时的速度大小？
解析 对物体上抛又落回抛出点的全过程，由动能定理得：
9、如图4所示，物体在距斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°，求物体能在水平面上滑行的距离.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
恒力+直线运动
解析 对物体在斜面上和水平面上分别受力分析如图所示
方法一 分过程列方程：设物体滑到斜面底端时的速度为v，物体下滑阶段
FN1＝mgcos 37°，故Ff1＝μFN1＝μmgcos 37°
由动能定理得：
设物体在水平面上滑行的距离为l2，摩擦力Ff2＝μFN2＝μmg
联立以上各式可得l2＝3.5 m.
方法二 对全过程由动能定理列方程：
mgl1sin 37°－μmgcos 37°·l1－μmgl2＝0
解得：l2＝3.5 m.
10、如图5所示，一质量为m＝10 kg的物体，由 光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑，到达底端后沿水平面向右滑动1 m距离后停止.已知圆弧底端与水平面平滑连接，圆弧轨道半径R＝0.8 m，取g＝10 m/s2，求：
(1)物体滑至圆弧底端时的速度大小；
(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小；
(3)物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功.
恒力+曲线运动
(1)物体滑至圆弧底端时的速度大小；
(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小；
根据牛顿第三定律得FN′＝FN，所以物体对轨道的压力大小为300 N.
(3)物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功.
所以物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功为80 J.
课堂小结
1、动能的表达式、单位和矢量性
2、动能定理的表达式
3、对动能定理的理解
4、动能定理的解题步骤
练习与作业
完成课后习题
第八章 机械能守恒定律
第3节 动能和动能定理
教学目标
①掌握动能的表达式和单位，知道动能是标量；
②能运用牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理，理解
动能定理的物理意义；
③能运用动能定理解决简单的问题；
教学重点
①掌握动能的表达式和单位，知道动能是标量；
②能运用牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理，理解
动能定理的物理意义；
教学难点
能运用动能定理解决简单的问题；
复习回顾
1、重力做功的表达式，重力势能的表达式
2、重力做功和重力势能的关系
3、计算重力势能时应该先确定什么？
4、弹力做功和弹性势能的关系？
5、弹力弹性力势能的表达式？
新课讲授
问题与探究
物体由于运动而具有的能量叫做动能，初中我们已经定性的学习了动能，物体的质量越大、速度越大，它的动能就越大。比如说子弹在弹筒内推力的作用下速度越来越大，动能增加，显然动能的增加跟推力做功有关系。你还能举出其他的例子，说明动能和力做功有关吗？
大量实例说明，物体动能的变化和力对物体做的功密切相关。我们先研究力的做功吧！
一、动能的表达式
情景分析：
质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在于运动方向相同的恒力F（未知）的作用下发生一段位移l（未知），速度由v1增加到v2.求恒力做功是多少？
恒力F做功：
牛顿第二定律：
匀变速直线运动表达式：
推导过程：
由恒力F做功的表达式 可以看出恒力做功与初末位置的 有关。而 与我们学习过的动能特征一致。因此我们把 叫做物体的动能，常用Ek表示。
(1)定义
动能
物体由于运动而具有的能量叫作动能，常用Ek表示！
(2)表达式
(3)单位
动能和其他能一样，单位都是焦耳，符号为J。
(4)动能的性质
①标矢性：动能是标量，只有大小，没有方向。不可能是负值
②瞬时性：动能是状态量，对应物体在某一时刻的运动状态。速度变化时，动能不一定变。
③相对性：由于速度与参考系的选取有关，所以动能也有关。一般情况下，都选地面为参考系。
1．(多选)对动能的理解，下列说法正确的是
A.凡是运动的物体都具有动能
B.动能像重力势能一样有正负
C.质量一定的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能
不一定变化
D.动能不变的物体，一定处于平衡状态
AC
2、下列关于运动物体的合外力做功与动能、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.物体所受的合外力做功，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
C
二、动能定理
这个关系表明，力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫作动能定理。
思考1：
如果物体在运动中受到几个力的共同作用，那么动能定理中力对物体做的功W代表什么含义？
此时的W表示合力做的功。
因此：
动能定理表示，物体所受的合力在一个过程中对物体做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化。
思考2：
动能定理是在恒力作用下，做直线运动时得到的结论。那么当物体受变力作用，或者做曲线运动时，动能定理是否成立？
成立
思路：微分法。我们可以整个过程分成许多小段，每一小段物体都可以看做是受恒力作用下的直线运动，我们把每一小段力的做功加起来，就能得到动能定理。
若物体受变力作用，或做曲线运动时，解析过程如下：
……
……
动能定理的理解
①适用范围：既适用于恒力，也适用于变力;既适用于直线运动，也适用于曲线运动。
②两者关系：合外力做功与动能变化的关系，合外力做正功，动能增加；合外力做负功，动能减少。
③研究对象：一般用于单个物体。
④研究过程：可以针对整个运动过程，也可以分成几段进行。
⑤参考系：动能定理计算式中的物理量，应该是在同一参考系之下，一般我们都选地面。
1、质量m＝6×103 kg的客机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离l＝7.2×102 m时，达到起飞速度v＝60 m/s.求：
(1)起飞时飞机的动能是多少？
(2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？
(3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？
(1)起飞时飞机的动能是多少？
(2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？
代入数值得Ek＝1.08×107 J.
解析 设飞机受到的牵引力为F，由题意知合外力为F，
由动能定理得Fl＝Ek－0，代入数值得F＝1.5×104 N.
(3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？
解析 设飞机的滑行距离为l′，滑行过程中受到的平均阻力大小为Ff，飞机受到的合力为F－Ff.
由动能定理得(F－Ff)l′＝Ek－0
解得l′＝9×102 m.
2、在距水平地面高12 m处，以12 m/s的水平速度抛出质量为0.5 kg的小球，其落地时速度大小为18 m/s，求小球在运动过程中克服阻力做的功.(g取10 m/s2)
解析 对小球自抛出至落地过程，由动能定理得
2、(多选)(2020·天津南开中学高一月考)如图3所示，质量为m的物块在水平恒力F的推动下，从粗糙山坡底部的A处由静止运动至高为h的坡顶B处，并获得速度v，A、B之间的水平距离为x，重力加速度为g，则
ABD
动能定理的解题步骤：
①明确研究对象和研究过程。
②受力分析，确定各力做功及其正负，求出总功。
③确定初末位置的动能。
④列动能定理表达式。
1、一物体的速度大小为v0时，其动能为Ek，当它的动能为2Ek时，其速度大小为
课堂练习
C
2、(多选)一质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑的水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前速度的大小相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中墙对小球做功的大小W为
A.Δv＝0 B.Δv＝12 m/s
C.W＝0 D.W＝10.8 J
课堂练习
BC
3、(多选)甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉着它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s.如图1所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是
A.力F对甲物体做功多
B.力F对甲、乙两个物体做的功一样多
C.甲物体获得的动能比乙大
D.甲、乙两个物体获得的动能相同
课堂练习
BC
4、一质量为1 kg的滑块以6 m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行.从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变为向右，大小仍为6 m/s.在这段时间内水平力对滑块所做的功是
A.0 B.9 J
C.18 J D.无法确定
课堂练习
A
课堂练习
5、人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取10 m/s2，则下坡过程中阻力所做的功为
A.－400 J B.－3 800 J
C.－50 000 J D.－4 200 J
B
6、一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的动能
A.上抛球最大 B.下抛球最大
C.平抛球最大 D.一样大
D
课堂练习
7、如图2，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能一定
A.小于拉力所做的功
B.等于拉力所做的功
C.等于克服摩擦力所做的功
D.大于克服摩擦力所做的功
A
课堂练习
8、将质量为m的物体，以初速度v0竖直向上抛出.已知抛出过程中阻力大小恒为重力大小的 ，重力加速度为g.求：
(1)物体上升的最大高度；
(2)物体落回抛出点时的速度大小？
课堂练习
恒力+直线运动
(1)物体上升的最大高度
解析 上升过程，由动能定理得：
(2)物体落回抛出点时的速度大小？
解析 对物体上抛又落回抛出点的全过程，由动能定理得：
9、如图4所示，物体在距斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°，求物体能在水平面上滑行的距离.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
恒力+直线运动
解析 对物体在斜面上和水平面上分别受力分析如图所示
方法一 分过程列方程：设物体滑到斜面底端时的速度为v，物体下滑阶段
FN1＝mgcos 37°，故Ff1＝μFN1＝μmgcos 37°
由动能定理得：
设物体在水平面上滑行的距离为l2，摩擦力Ff2＝μFN2＝μmg
联立以上各式可得l2＝3.5 m.
方法二 对全过程由动能定理列方程：
mgl1sin 37°－μmgcos 37°·l1－μmgl2＝0
解得：l2＝3.5 m.
10、如图5所示，一质量为m＝10 kg的物体，由 光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑，到达底端后沿水平面向右滑动1 m距离后停止.已知圆弧底端与水平面平滑连接，圆弧轨道半径R＝0.8 m，取g＝10 m/s2，求：
(1)物体滑至圆弧底端时的速度大小；
(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小；
(3)物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功.
恒力+曲线运动
(1)物体滑至圆弧底端时的速度大小；
(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小；
根据牛顿第三定律得FN′＝FN，所以物体对轨道的压力大小为300 N.
(3)物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功.
所以物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功为80 J.
课堂小结
1、动能的表达式、单位和矢量性
2、动能定理的表达式
3、对动能定理的理解
4、动能定理的解题步骤
练习与作业
完成课后习题