人教版(2019)新教材高中物理必修2 8.3 动能和动能定理课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
动能和动能定理
初中学习过：
1. 物体由于运动而具有的能叫作动能；
2. 物体的动能与质量、速度有关。物体的质量越大，速度越大，则动能越大。
资料
资料
资料
物体动能的变化与力对物体做的功有关。
资料
资料
资料
问题1：光滑水平面上，质量为m的物体，在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2。求这个过程中外力对物体做的功（用m、v1、v2表示）。
1．外力F对物体做的功是多大？
2. 外力F与加速度a有怎样的关系？
3．物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？
4．结合以上问题能推导出功与速度、质量的关系式吗？
W = Fl
F = ma
mg
FN
F
1．外力F对物体做的功是多大？
2. 外力F与加速度a有怎样的关系？
3．物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？
4．结合以上问题能推导出功与速度、质量的关系式吗？
一、动能：（Ek）
1. 物体由于运动而具有的能叫做动能
2. 表达式：
3. 国际单位：
1kg·m2/s2
4. 动能是状态量。
焦耳（J）
=1Nm
1J=
5. 动能是标量。
问题：对于质量一定的物体
（1）动能变化，速度是否一定变化？
（2）速度变化，动能是否一定变化？
6. 动能的变化：
v
v
v
否
是
ΔEk = Ek末Ek初
= Ek末Ek初
二、动能定理
1. 内容：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。
2. 表达式：
Ek末Ek初
或
ΔEk
问题2：若水平面是粗糙的，且摩擦力恒为f，则力对物体做功与动能的变化的关系又如何呢？
F
mg
FN
f
W = F l
F = ma
Ff = ma
合
(Ff )l=
合
合
合
（1）如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的力对物体做的功W即为合力的功，它等于各个力做功的代数和。
3. 理解：
（2）当合力对物体做正功时，物体动能增加。
当合力对物体做负功时，物体动能减少。
演绎推理——科学方法
Ek末Ek初
4. 适用范围：
1→2的过程：
1
2
3
4
5
N-1
Ek2Ek1;
既适用于直线运动，也适用于曲线运动。
2→3的过程：
Ek3Ek2;
3→4的过程：
Ek4Ek3;
4→5的过程：
Ek5Ek4;
N-1→N的过程：
EkNEk(N-1)
全过程：
既适用于恒力做功，也适用于变力做功。
N
……
5. 应用动能定理解题的一般步骤：
①确定研究对象。
②通过受力分析、运动分析对物理情景进行分析，画出物体运动的示意图。
③确定研究过程及初末状态，分析该过程中各力做的功及初末状态的动能。
④根据动能定理列方程，然后求解。并对结果进行必要的讨论。
例：一架喷气式飞机，质量m为7.0×104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移l达到2.5×103 m时，速度达到起飞速度80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的 。g取10 m/s2，求飞机平均牵引力的大小。
解：以飞机为研究对象
ΔEk
F
mg
FN
kmg
v
l
( F-kmg )
F＝1.04×105 N
v0=0
0
资料
l
例：质量为8 g的子弹，以300 m/s的速度射入厚度为5 cm的固定木板（如图所示），射穿后的速度是100 m/s。子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大？
f
v
ΔEk
f l
f ×103 N
解：以子弹为研究对象
资料
例：民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与地面的斜面，若斜面高 3.2 m，斜面长6.5 m，质量为60 kg的人沿斜面滑下时所受的阻力是240 N，求人滑至底端时的速度大小，g取10 m/s2。
H
L
v0=0
θ
方法一：牛顿第二定律+运动学规律
mg
FN
f
v=？
例：民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与地面的斜面，若斜面高 3.2 m，斜面长6.5 m，质量为60 kg的人沿斜面滑下时所受的阻力是240 N，求人滑至底端时的速度大小，g取10 m/s2。请用动能定理解答。
H
L
v0=0
θ
方法二：动能定理
mg
FN
f
ΔEk
WG+Wf
mgH f l
0
v=？
解：以人和滑雪板为研究对象
ΔEk
mgh +Wf
0
Wf J
例：哈尔滨第24届世界大学生冬运会某滑雪道为曲线轨道，滑雪道长
s＝2.5×103 m，竖直高度h＝720 m。运动员从该滑道顶端由静止开始滑下，经t＝200s到达滑雪道底端时速度v＝30 m/s，人和滑雪板的总质量
m＝80 kg，取g＝10 m/s2，求人和滑雪板在滑动过程中克服阻力做的功．
mg
FN
人和滑雪板克服阻力做的功为 J
f
资料
例：人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实（如图所示）。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg，
g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求：
（1）重物刚落地时的速度是多大？
（2）重物对地面的平均冲击力是多大？
分析过程：
① 加速上升（ A→B ）
H
v0=0
B
A
vB
mg
vA
C
h
vC=0
② 竖直上抛，返回地面（ B→A）
③ 减速下降（ A→ C）
例：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg， g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求：
（1）重物刚落地时的速度是多大？
vA
解：以A→B →A为研究过程
ΔEk
H
v0=0
B
A
vB
mg
T
T
θ
T合
mg
T合H
(2Tcosθ)H
0
例：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg， g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求：
以A→C为研究过程
解：
ΔEk
WG+WF
mg
F
mgh Fh
= 0
F＝8.18×103 N
H
v0=0
B
A
vB
vA
C
h
vC=0
（2）重物对地面的平均冲击力是多大？
根据牛顿第三定律，重物对地面的平均冲击力大小为8.18×103 N
根据牛顿第三定律，重物对地面的平均冲击力大小为8.18×103 N
例：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg， g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求：
mg
F
H
v0=0
B
A
vB
vA
C
h
vC=0
（2）重物对地面的平均冲击力是多大？
对全过程（A→ B→ C）
解法二：
ΔEk
WT +WG+WF
T合H+mgh Fh
F＝8.18×103 N
= 0
mg
T
T
θ
T合
mg
课堂小结
动能
动能定理
1. 物体由于运动而具有的能叫做动能
2. 表达式：
3. 国际单位：
焦耳（J）
4. 动能是标量、状态量
1.内容：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。
2.表达式：
Ek末Ek初
或
ΔEk
3. 适用范围：
直线、曲线；
恒力、变力。
4. 应用动能定理解决问题。
课后作业：
1. 分析教材第88页第1题、第2题；第100页第2题、第4题。
2. 查阅资料，了解动能定理在解决哪些实际的力学问题中，得到了应用？
山东舰
资料