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人教版 高中物理 必修二第八章
第3节 动能和动能定理
3 动能和动能定理
学习目标要求 核心素养和关键能力
1.通过力对物体做功的分析确定动能的表达式,加深对功能关系的理解。 2.能运用牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理表达式。 3.理解动能定理。能应用动能定理解释生产生活中的现象或者解决实际问题。 1.科学思维:应用牛顿第二定律和运动学公式进行演绎推理,推导动能定理。
2.关键能力:演绎推理能力,分析综合能力,数形结合能力。
设物体的质量为m,在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移l,速度由v1增加到v2,如何用m和v表示力F做的功。
m
F
v1
m
F
v2
ma
Fl
2al
讨论交流活动一:
1.定义:
2.表达式:
3.单位:
4.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
一、动能
(3)动能是状态量,具有瞬时性
物体由于运动而具有的能量叫做动能。
国际单位制单位为焦耳,简称焦(J)
(4)动能具有相对性,一般都以地面为参考系研究物体的运动。
我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”,它的质量为631kg,某时刻它的速度大小为7.6km/s,此时它的动能是多少?
课本85页思考与讨论:
C
关于物体的动能,下列说法中正确的是( )
A.物体速度变化,其动能一定变化
B.物体所受的合外力不为零,其动能一定变化
C.物体的动能变化,其运动状态一定发生改变
D.物体的速度变化越大,其动能一定变化也越大
强调:
质量一定的物体,速度变化,动能不一定变化。
动能变化时,速度一定变化。
典例1
活动二:抢答题
改变汽车的质量和速度,都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下,汽车的动能各是原来的几倍?
A.质量不变,速度增大到原来的2倍
B.速度不变,质量增大到原来的2倍
C.质量减半,速度增大到原来的4倍
D.速度减半,质量增大到原来的4倍
二、动能定理
合外力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,
这个式子表明什么问题呢 请你用文字叙述一下。
这个结论叫做动能定理。
1、表达式:
2、内容:
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,某一过程(始末状态)相对应。
合外力做正功,动能增加;合外力做负功,动能减少
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.当位移达到2.5×103m时,速度达到起飞速度80m/s。在此过程中,飞机受到的平均阻力是飞机重量的1/50倍。g取10m/s2,求飞机平均牵引力的大小。
FN
G
典例2:
解:①常规方法
②动能定理法
=
讨论交流活动三:
1、什么情况下优先选择动能定理?什么时候必须用运动学公式?
2、应用动能定理解题的思路是怎样的?
不涉及物体运动过程中的加速度和时间,应优先考虑应用动能定理。
ma
Fl
2al
讨论交流活动四:
1、动能定理是否只适用于匀变速直线运动和求恒力的功呢?
2、如果是变力、曲线运动怎么处理呢?
......
总结:
3、动能定理的适用范围:
无范围,也无限制,应用最广泛!
不管恒力、变力做功;
单过程、多过程
直线、曲线运动;
……
讨论交流活动五:
1、从上拉到把地面砸个坑,分为几个运动过程?各个过程中分别受哪些力?
2、求落地的速度研究的过程是从哪里开始到哪里结束?此过程中都有哪个力做功 怎么表示?
3、与地面接触到砸个坑这个过程都受什么力?做功怎么表示?
课本87页例题2:
完成课本87页例题2
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320N,方向都与竖直方向成370,重物离开地30cm后人停止用力,最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg,g取10m/s2,cos370=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?
典例3:
1.动能:物体由于运动而具有的能量。
2.动能定理:合外力对物体做的总功,等于物体动能的变化。
3.应用动能定理解题步骤:
(1)确定研究对象及运动过程;
(2)分析物体在运动过程中的受力情况,明确每个力是否做功,是做正功还是负功;
(3)明确初状态和末状态的动能,写出始末状态动能的表达式;
(4)根据动能定理列原始方程求解。
完成导学案的《当堂达标》
《当堂达标》答案
1、C 2、B 3、ACD 4、D 5、3.5m
作业:课本88页3、4、5