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第八章 机械能守恒定律
8.3.1 动能和动能定理
(第一课时)
知识回顾
1.做功的两个必要条件
2.功的一般计算式
3.什么是能量
4.功与能之间的关系
① 作用在物体上的力
② 力的方向上发生位移
一个物体如果能够做功,我们就说它就具有了能量。
功是能量转化的量度。能量的变化是通过做功实现的。
8.3.1动能和动能定理
【物理观念】树立能量的观念,理解动能的概念,理解动能定理的物理意义,能进行相关分析与计算。
【科学思维】运用演绎推导方式推导动能定理的表达式,理论联系实际,学习运用动能定理分析解决问题的方法。
【科学探究】通过探究外力对物体所做的功与物体动能的变化关系,学会获取知识与实验技能的方法;通过理论分析与论证的过程,使学生受到理性思维的训练
【科学态度与责任】通过动能定理的演绎推导,培养学生对科学研究的兴趣;通过实验与探究,培养学生的探究意识与实践能力。
一、动能
1、定义:物体由于运动而具有的能量。
2.动能的大小与哪些因素有关?
影响因素:
质量、速度
质量大动能大 ,速度大动能也大。
实验探究
探究动能的表达式
汽车启动的简化理想模型:光滑的水平面上,质量为 m的物体在恒力 F 的作用下发生了一段位移,速度由零增加到 v,如图所示,
求,①物体的加速度a ②物体前进的位移l ③力 F 做的功W(物体的质量和速度表示)。
F
l
v
解
F
由牛顿第二定律得:
由运动学公式得:
m为物体的质量
v为物体的瞬时速度
Ek表示的动能
Ek= mv2
3、动能大小的表达式
一、动能
1、定义:物体由于运动而具有的能量。
2、动能的大小与物体的质量和速度有关。
3、动能大小的表达式:
4、单位:焦(J)
5、说明:
(1)动能是标量,只有大小,没有方向。
(2)动能只有正值,没有负值。
(3)v具有相对性,所以Ek也具有相对性。
解题时通常以地面为参考系。即v是相对地面的速度。
判一判
下列说法是否正确:
1、动能是能的一种,凡是运动的物体都具有动能 ( )
2、动能总是非负值 ( )
3、两个物体中,速度大的动能也大。 ( )
4、某物体的速度加倍,它的动能也加倍。( )
5、做匀速圆周运动的物体动能保持不变 ( )
√
√
×
×
√
比一比
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)
1、物体甲做直线运动,乙做曲线运动;
2、物体甲向北运动,乙向南运动;
3、物体甲的速度是乙的两倍;
4、物体甲的质量是乙的一半。
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?
情境问题2(合作探究):物体的初速度为v1,在恒定外力F作用下,物体发生一段位移x(地面不光滑,动摩擦为f),得到速度v2,在这个过程中,物体动能变化了多少?
情境问题1(合作探究):物体的初速度为v1,在恒定外力F作用下,物体发生一段位移x(地面光滑),得到速度v2,在这个过程中,物体动能变化了多少?
情境问题1:(合作探究)
物体的初速度为v1,在恒定外力F作用下,物体发生一段位移x(地面光滑),得到速度v2,在这个过程中,物体动能变化了多少?
情境问题2:
物体的初速度为v1,在恒定外力F作用下,物体发生一段位移x(地面不光滑,动摩擦为f),得到速度v2,在这个过程中,物体的动能变化了多少?
动能的变化与什么有关
情境问题1:
物体的初速度为v1,在恒定外力F作用下,物体发生一段位移x(地面光滑),得到速度v2,在这个过程中,物体动能变化了多少?
情境问题2:
物体的初速度为v1,在恒定外力F作用下,物体发生一段位移x(地面不光滑,动摩擦为f),得到速度v2,在这个过程中,物体动能变化了多少?
二、动能定理
1.内容:合力所做的功等于物体动能的变化。
2.表达式:
合力做的功 或每一个力做功的代数和
末态的动能
初态的动能
动能的变化量(增加量)
3.理解:
(1)W合的含义:
(2)“=”号含义
(4)适用范围:
既适用于恒力做功,也适用于变力做功;
既适用于直线运动,也适用于曲线运动。
等值关系:物体的动能变化量等于合力对它做的功
因果关系:合力做功是动能变化的原因。
(3)△Ek的含义:
动能的增量,
①合力做正功,Ek2大于Ek1,动能增加
②合力做负功, Ek2小于Ek1 ,动能减少
动能定理的应用
例1:质量为1kg的物体,在光滑的水平面上运动,原来的速度v1=2m/s,受到一个与运动方向相同的推力F=4N的作用,发生的位移L=2m.求物体的末速度多大
例2、质量为0.02kg的子弹600m/s的速度垂直的射穿一块厚度为10cm的固定木板,已知子弹穿过木板后的速度为400m/s,求木板对子弹的阻力做的功?
答案:-2000J
动能定理的应用
【例题3】一架喷气式飞机,质量m =7.0×104kg,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 v =80m/s,飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g取10m/s2,求飞机受到的牵引力。
新课讲授
动能定理的应用
新课讲授
v0=0m/s
v=80m/s
l=2.5×103m
F
f
N
G
解:根据动能定理:
F=1.04×105N
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,求出所有力的总功。
4. 求解方程、分析结果。
3. 确定始、末状态的动能,根据动能定理列出方程。
总结:动能定理解题步骤
动能定理
课堂小结:
一、动能:
二、动能定理:
作业:
周末试卷
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