8.3 动能和动能定理 课件 (共34张PPT) 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

(共34张PPT)
第八章 机械能守恒定律
8.3 动能和动能定理
人教版（2019）
授课人：
学习目标和任务
1、知道动能的概念，会用动能的定义进行计算
2、理解动能定理的含义，并会推导动能定理
3、利用演绎推导得出动能定理的表达式，学习使用动能定理分析解决实际问题。
重点、难点
重点： 动能定理的推导及其应用。
难点： 理解动能定理的意义且灵活的应用动能动理解决问题。
导入新课
物体由于运动而具有的能叫动能。
空中飞行的飞机和比赛中的赛车，谁的动能大呢？
任务一、探寻影响动能大小的因素
任务一、探寻影响动能大小的因素
活动一 让同一瓶水从不同高度释放，落到报纸上，观察报纸的破损程度
活动二 让装有不同质量的水从同一高度释放，观察报纸的破损程度
任务一、探寻影响动能大小的因素
问题一、请你说说为什么的高速路上会限制不同车型的时速吗？
活动一 让同一瓶水从不同高度释放，落到报纸上，观察报纸的破损程度
活动二 让装有不同质量的水从同一高度释放，观察报纸的破损程度
【 活动一】 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。试求这个过程中合外力做的功？
【解析】根据牛顿第二定律有: F＝ma
速度与位移的关系式：
得：
=ma×
整理得：
WF＝Fl
m
m
F
V1
V2
任务二、探寻 动能的表达式
1、定义：
物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。
2、表达式：
Ek = mv2
2
1
国际单位为焦耳（J）；
（物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半）
任务二、探寻 动能的表达式
动 能
（1）动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。
3. 对动能表达式 的理解
A
Ｄ
C
B
物体的动能变化时，速度一定变化；
速度变化时，动能不一定变化。
任务二、探寻 动能的表达式
问题一、思考动能和速度有怎样的关系？
（2）动能是状态量，v是瞬时速度。
在某一时刻，物体具有一定的速度，物体的运动状态一定, 物体的动能一定，动能是反映物体本身运动状态的物理量。
（3）动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，不作说明一般都以地面为参考系研究物体的运动。
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，鸟儿的动能就很大。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。
鸟击落飞机
任务二、探寻 动能的表达式
【 活动一】 算一算
2016年8月16日，我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”，它的质量为631 kg，某时刻它的速度大小为 7.6 km/s，此时它的动能是多少？
任务二、探寻 动能的表达式
【活动一】粗糙水平面上，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，已知阻力恒定为f，试求这个过程中合外力做的功？
【解析】根据牛顿第二定律有: F-f＝ma
速度与位移的关系式：
得：
= ma×
整理得：
W合＝( F-f )l
任务三、探寻 动能 和功的关系
【活动二】粗糙水平面上，质量为m的物体，在与运动方向相同的变力的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2， 试求这个过程中合外力做的功？
【解析
任务三、探寻 动能 和功的关系
】
任务三、探寻 动能 和功的关系
【活动三】 高空抛物，质量为m的物体以速度由v1 抛出，以v2 落体， 试求这个过程中合外力做的功？
微元法 每一小段直线代替曲线
问题与思考
WF = Fl = -
mv12
1
2
mv22
1
2
W合=Fl-Ff l = -
mv12
1
2
mv22
1
2
通过以上三个例题，你发现功和动能之间有什么关系了吗？
任务三、探寻 动能 和功的关系
1、 内容：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
合外力做功。
外力做功之和。
动能变化
和某一过程（始末状态）相对应。
动能定理
任务三、探寻 动能 和功的关系
合外力做做正功，则物体动能增加
合外力做做负功，则物体动能减少
1.恒力做功或变力做功；
2.直线运动或曲线运动；
3.单个物体或多个物体；
4.一个过程或全过程。
研究对象：在高中阶段，动能定理的研究对象一般是单个物体。且物体可视为质点；或物体有一定的形状，但上各点速度大小相等，计算动能时可看作质点。否则高中阶段无法确定物体的动能。
（研究对象如果是物体系统，必须考虑内力做功）
任务三、探寻 动能 和功的关系
“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
W合 = mv22
2
1
－ mv12
2
1
= Ek2 －Ek1
= ΔEk
任务三、探寻 动能 和功的关系
【问题一】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 2.5×103m 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1/50。g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小？
F牵
F阻
l
x
o
v
任务四、 运用动能定理解决实际问题
1确定对象
2受力分析
3分析运动情况
4确定合力做功
5建立方程
【解析】 以飞机为研究对象， 设飞机滑跑的方向为x轴正方向。飞机的初动能Ek1＝0，末动能 ，合力 F 做的功
根据动能定理 ,有
由于
把数值代入后得到
飞机平均牵引力的大小是 1.04×105N。
任务四、 运用动能定理解决实际问题
【问题二】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。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？
任务四、 运用动能定理解决实际问题
A
B
C
D
【解析】（1）两根绳子对重物的合力
F合＝ 2 F cos 37°＝2×320×0.8 N＝512 N
由A至E的过程中，应用动能定理可得
（2）由E到F的过程中，应用动能定理可得
重物落地时的速度大小为2.5 ｍ/s，对地面的平均冲击力的大小为8.3×103Ｎ
H
B
A
mg
T合
mg
C
D
E
F
任务四、 运用动能定理解决实际问题
应用动能定理解题的步骤：
任务四、 运用动能定理解决实际问题
关键：
1.正确计算物体所受外力做的总功 ；
2.明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。
总结：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。在处理物理问题时，应优先考虑应用动能定理。
任务四、 运用动能定理解决实际问题
下抛
v0
平抛
v0
上抛
v0
h
【问题三】：这三个过程哪个过程中重力做功多呢？三个小球末速度的大小关系呢？（不计空气阻力）
一样多！末速度大小相等！
任务四、 运用动能定理解决实际问题
物块沿光滑曲面下滑
v
物块沿光滑斜面下滑
解：在物块下滑的过程中，受力如图，根据动能定理：
mg
N
mg
N
v
【问题四】：滑块到达水平面时的速度大小为多少？这两个过程中滑块到达水平面的速度相等吗？
任务四、 运用动能定理解决实际问题
【问题五】把质量为0.5kg的石块从10m高处以与水平方向抛出，初速度大小是v0=5m/s。（不计空气阻力），求解石块落地时的速度大小。
解题思路：动能定理
解题思路：平抛运动
恒力做功问题
——恒力+曲线
任务四、 运用动能定理解决实际问题
【变式】把质量为0.5kg的石块从10m高处以与水平方向成θ角斜向上抛出，初速度大小是v0=5m/s。（不计空气阻力）求解石块落地时的速度大小。
问题：斜抛？
新思路：动能定理！
解：只有重力做功
v0
任务四、 运用动能定理解决实际问题
（2）石块落地时速度的大小与下列物理量有关（ ）
A．石块的质量
B．石块初速度的大小
C．石块初速度的仰角
D．石块抛出时的高度
BD
v0
任务四、 运用动能定理解决实际问题
1、动能的概念
2、动能定理的内容及其理解
3、应用动能定理解题的一般步骤
4、应用动能定理的优越性，可以求变力做功
小结
作业
谢谢
I'd like to finish by saying how grateful I am for your attention.