高中必修2物理《动能的改变》课件

课件48张PPT。动能的改变龙卷风海啸风力发电风车问题：光滑水平面上一物体原来静止，质量为m，此时动能是多少？(因为物体没有运动，所以没有动能)。 在恒定外力F作用下，物体发生一段位移s，得到速度v(如图)，这个过程中外力做功多少？物体获得了多少动能？V=0 物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。用Ek表示动能，则计算动能的公式为：动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影响它在国际单位制中的单位也是焦耳(J)。一个物体处于某一确定运动状态，它的动能也就对应于某一确定值，因此动能是状态量。一、动能试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：(除题意中提到的物理量外，其他物理情况相同)总结：动能是标量，与速度方向无关；动能与
速度的平方成正比，因此速度对动能的
影响更大。①物体甲的速度是乙的两倍；
②物体甲向北运动，乙向南运动；
③物体甲做直线运动，乙做曲线运动；
④物体甲的质量是乙的一半。二、动能定理 问题：将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度v1，且水平面存在摩擦力f，在外力F作用下，经过一段位移s，速度达到v2，如图，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？分析： 外力F做功：W1＝Fs 摩擦力f做功： W2＝-fs F-f = F合=m a一、动能定理学会推导才能理解深刻，
知其然更要知其所以然。表述：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。外力的总功末状态动能初状态动能1、合外力做功。
2、外力做功之和。动能变化
和某一过程（始末状态）相对应。三、对动能定理的理解：a．合力对物体做的功的理解式子左边的功与右边的动能都是标量 b.标量性c．对定理中“变化”一词的理解①W合＞0， Ek2__ Ek1 ， △ Ek—— 0②W合＜0， Ek2__ Ek1 ， △ Ek—— 0＞＞＜＜3、动能定理的理解及应用要点：①既适用于恒力做功，也适用于变力做功. ②既适用于直线运动，也适用于曲线运动。③既适用于单一运动过程，也适用于运动的全　过程。④动能定理中的位移和速度必须是相对于同一　个参考系.一般以地面为参考系.动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关，在涉及有关的力学问题，应优先考虑应用动能定理。 例1、 一架喷气式飞机，质量 ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 时，达到起飞速度 。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（k=0.02）。求飞机受到的牵引力F。应用1：恒力+直线运动解：对飞机
由动能定理有启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，但动能定理更简洁明了。解题步骤:1、2、3、4 、 5例4、在h高处，以初速度v0向水平方向抛出一小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为（ ）C应用3：曲线运动不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关，在涉及有关的力学问题，优先应用动能定理。“三 同”：a 、力对“物体”做功与“物体”动能变化中”物体”要相同，即
同一物体b、由于 和 中的s与v跟参考系的选取有关，应取
同一参考系c、物体做功的“过程”应与物体动能变化的“过程”一样，即
同一过程（4）动能定理的应用步骤：（1）明确研究对象及所研究的物理过程。
（2）对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和。
（3）确定始、末态的动能。（未知量用符号表示），根据动能定理列出方程
（4）求解方程、分析结果 动能的值是相对的，这是因为速度这个物理量是相对的，对于所选不同的参照物，速度的值是不同的，因此动能的值也是相对的。说 明 我们知道，运动是相对的。当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的速度就很大。速度越大，撞击的力量就越大。
　　比如一只0.45千克的鸟，撞在速度为每小时80千米的飞机上时，就会产生1500牛顿的力，要是撞在速度为每小时960千米的飞机上，那就要产生21.6万牛顿的力。如果是一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时 700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的“炮弹”。
1962年11月，赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空栽了下来。事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅。鸟击落飞机 在我国也发生过类似的事情。1991年10月6日，海南海口市乐东机场，海军航空兵的一架“014号 ”飞机刚腾空而起，突然，“砰”的一声巨响，机体猛然一颤，飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎，令人庆幸的是，飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术终于使飞机降落在跑道上，追究原因还是一只迎面飞来的小鸟。
瞬间的碰撞会产生巨大冲击力的事例，不只发生在鸟与飞机之间，也可以发生在鸡与汽车之间。
　　如果一只 1.5千克的鸡与速度为每小时54千米的汽车相撞时产生的力有2800多牛顿。一次，一位汽车司机开车行使在乡间公路上，突然，一只母鸡受惊，猛然在车前跳起，结果冲破汽车前窗，一头撞进驾驶室，并使司机受了伤，可以说，汽车司机没被母鸡撞死真算幸运。 鸟本身速度不快，质量也不大，但相对于飞机来说，由于飞机速度很快，所以它们相互靠近的速度很快，因此，鸟相对飞机的速度很快，具有很大的相对动能，当两者相撞时，会造成严重的空难事故。1. 动能：2. 动能定理：小结：外力对物体所做的总功等
于物体动能的变化。动能定律应用问题探究3：1．一质量我2kg的物体做自由落体运动，经过A点时的速度为10m/s，到达B点时的速度是20m/s，求:
(1) 经过A、B两点时的动能分别是多少?
(2) 从A到B动能变化了多少?
(3) 从A到B的过程中重力做了多少功?
(4) 从A到B的过程中重力做功与动能的变化关系如何？
在A点时的动能为：在B点时的动能为：（2）从A到B动能的变化量为：对于功与能的关系，下列说法中正确的是（ ）
A、功就是能，能就是功
B、功可以变成能，能可以变成功
C、做功的过程就是能量转化的过程
D、功是能量的量度
C 例：某同学从高为h 处以速度v0 水平投出一个质量为m 的铅球,求铅球落地时速度大小。
分析与解：铅球在空中运动时只有重力做功，动能增加。设铅球的末速度为v，根据动能定理有 化简得 2 g h= v 2-v02 动能定理与牛顿第二定律的区别 牛顿第二定律是矢量式，反映的是力与加速度的瞬时关系；
动能定理是标量式，反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系。 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它处理问题有时很方便。一人用平均100牛的力把2Kg足球以10m/s踢出,水平飞出100米,求此人对球做功练习1一辆质量m、速度为vo的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离L后停了下来。试求汽车受到的阻力。练习2应用动能定理解题步骤：　　动能定理的表达式是个标量方程，一般以地面为参考系，凡是与位移相关的质点动力学问题，一般都可以应用动能定理求解。应用动定理解题的一般步聚：
　　①选择研究对象，进行受力分析；
　　②分析各力做功的情况；
　　③确定研究过程（有时有几个过程）的初、末态；
　　④根据动能定理列方程求解。例1． 质量为m=3kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数μ=0.2，在水平恒力F=9N作用下起动，如图所示。当m位移s1=8m时撤去推力F，试问：还能滑多远？(g取10m/s2)
分析：物体m所受重力G、支持力N、推力F、滑动摩擦力f均为恒力，因此物体做匀加速直线运动；撤去F后，物体做匀减速直线运动．因此，可用牛顿定律和匀变速直线运动规律求解．
物体在动力F和阻力f作用下运动时，G和N不做功，F做正功，f做负功，因此，也可以用动能定理求解．
解法一：用牛顿定律和匀变速运动规律，对撤去F推力前、后物体运动的加速度分别为m在匀加速运动阶段的末速度为将上两式相加，得答：撤去动力F后，物体m还能滑4m远 可否对全程运用动能定理？
练习1：　　　质量为m的物体从以速度v0竖直向上抛出，物体落回地面时，速度大小为3v0/4。（设物体在运动中所受空气阻力大小不变），求：
　 　（1）物体运动过程中所受空气阻力的大小。
　　 （2）物体以初速度2v0竖直向上抛出时，上升的最大高度。如物体与地面碰撞过程中无能量损失，求物体运动的总路程。练习2： 如图所示，斜面的倾角为θ，质量为m的滑块距挡板P为s0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ。滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的下滑力。若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的路程。 某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯屈的方法缓冲，使自身重心又下降了0．5m，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的 [ ]
　A．2倍 　　　　　 B．5倍
C．8倍 　　　　　 D．10倍
答案:B练习3例2：　　　一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于天花板上，小球在水平力F的作用下，从平衡位置P点缓慢地移到Q点，此时绳子转过了θ角，如图所示，则F做的功为（ ）
　A．mgLcosθ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　B．mgL(1－cosθ)
　C．FLsinθ 　　　　　　　　　　　　　　　D．FLθ答案：B例3　　　一个质量为2kg的物体静止在水平面上，一个水平恒力F推动物体运动了10s钟，然后撤去推力F，物体又滑行了5s才停下来，物体运动的v—t图像如图所示，则推力F做的功和摩擦力在后5s内做的功分别为多少？
答案：2700J例5： 如图所示，在一块水平放置的光滑板面中心开一小孔O，穿过一根细绳，细绳的一端用力F的向下拉，另一端系一小球，并使小球在板面上以半径r做匀速圆周运动。现开始缓慢地增大拉力F，使小球的运动半径逐渐减小，若已知拉力变为8F时，小球的运动半径恰好减为r/2，求在此过程中，绳子的拉力对小球所做的功。答案 ：3Fr/2例6：　　　一个物体以初速度Vo＝l0m/s自斜面底端向上滑行，如图所示，到达斜面顶端时恰好静止，随后物体向下滑行返回底端时的速度为5m/s，求斜面的高度是多少?若该斜面的倾角θ＝30°，则物体与斜面间的动摩擦因数是多少?(取g＝lOm／s2)例7：　　　如图所示，一个小滑块质量为m，在倾角θ＝37°的斜面上从高为h＝25cm处由静止开始下滑，滑到斜面底端时与挡板P发生弹性碰撞后又沿斜面上滑，若滑块与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.25，求滑块在斜面上运动的总路程．
学习目标（一）知识与技能
　　
1、掌握动能的表达式。
2、掌握动能定理的表达式。
3、理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题。
　　过程与方法
1、运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。
2、理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。情感、态度与价值观
　　　通过动能定理的演绎推导，感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣。学习重点　动能定理及其应用 学习难点对动能定理的理解和应用