物理人教版（2019）必修第二册8.3动能和动能定理（共26张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册8.3动能和动能定理（共26张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-25 07:25:10 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第三节
动能和动能定理
第八章 机械能守恒定律
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1 知道动能的表达式，会根据动能的表达式计算物体的动能。
2 理解动能定理的含义，会推导动能定理。
3. 能应用动能定理解决实际问题。
新课导入
纸牌为什么能够“成功切黄瓜”？
新课讲解
定义：物体因为运动而具有的能量称为动能。
行驶的汽车、飞行的炮弹、发射的火箭等，都具有一定的动能。
动能的大小与什么因素有关？
思考
类型一：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 ，速度从v1 增加到v2
类型二：质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移l ，受到的摩擦力为Ff ，速度从v1 变为v2
l
F
v2
Ff
F
v1
Ff
W合=Fl-Ff l = -
mv12
1
2
mv22
1
2
F
v1
F
v2
l
WF = Fl = -
mv12
1
2
mv22
1
2
1.定义：物体由于物体运动而具有的能量。
3.单位：焦耳（J） 1J=1kg·m2/s2
2.表达式：
4.标量：遵从代数运算法则，且只有正值。
5.状态量:对应某一时刻或某一位置，动能具有相对性。
一、动能的表达式
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。
W合＝Ek2－Ek1
合力的功
末动能
初动能
2. 表达式：
W合＝ΔEk
(1)合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1 ，动能增大；
(2)合力做负功，即W合＜０，Ek2＜Ek1 ，动能减小。
4.动能定理的适用范围：
(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。
3.对动能定理表达式 的说明：
W合＝Ek2－Ek1
二、动能定理
经典例题
【例题 1】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 ,g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。
F牵
F阻
l
v
x
o
研究对象
确定初末状态，分析该过程中各力做的功及动能变化。
根据动能定理列方程求解。
研究过程
运动分析
受力分析
解题步骤
解 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。
例2.物体沿高H的光滑斜面从顶端由静止下滑，求它滑到底端时的速度大小.
H
解：由动能定理得 mgH= mv2
∴v=
若物体沿高H的光滑曲面从顶端由静止下滑，结果如何？
仍由动能定理得 mgH= mv2
v=
若由H高处自由下落，结果如何呢？
仍为
v=
例3. 物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移s1后即撤去力F ，物体由运动一段距离后停止运动. 整个过程的V–t图线如图所示.求推力F与阻力f的比值.
F
s1
s
0 1 2 3 4
v
t
解法1.
由动能定理得 WF + Wf =0
即：Fs1 +（ –fs）=0
由V–t图线知 s ：s1 = 4 ：1
所以 F ：f = s ：s1
结果：F ：f = 4 ：1
当堂检测
题1 关于动能的理解，下列说法正确的是（ ）
A.动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，运动物体都具有动能
B.公式Ek= mv2中，v是物体相对于地面的速度，且动能总是正值
C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化
D.动能不变的物体，一定处于平衡状态
题组一 对动能和动能变化量的理解
AC
题2 从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是（ ）
A
A
D
C
B
题组二 对动能定理的理解
D
题3关于动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，下列说法正确的是（ ）
A.公式中的W为不包含重力的其他力做的总功
B.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，但不适用于变力做功
C.运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化
D.公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时动能增加，当W<0时动能减少
【解析】A错：动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功。
B错：动能定理适用于任何运动，既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于恒力做功，也适用于变力做功。
C错：运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，若合外力方向始终与运动方向垂直，合外力不做功，动能不变。
D对：公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时，即Ek2-Ek1>0，动能增加，当W<0时，即Ek2-Ek1<0，动能减少。
题4 某雪上项目运动员在一次自由式滑雪空中技巧比赛中，沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J，他在此过程中（ ）
A. 动能增加了1 900 J B. 动能增加了2 000 J
C. 重力势能减小了1 900 J D. 重力势能减小了2 000 J
C
【解题通法】一种力做的功对应着一种形式的能的变化
（1）根据重力做功判断重力势能的变化。
（2）根据合力做功判断动能的变化。
提示：重力是动力，摩擦力（含空气阻力）是阻力，合力做的功是1 800 J。
题组三 动能定理的基本应用
题5 质量M=4.0×104 kg的飞机，从静止开始沿平直的跑道滑行，当滑行距离L=1.6×103 m时，达到起飞速度v=60 m/s。问：
（1）起飞时飞机的动能多大？
（2）若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？
应用动能定理解题的步骤
（1）确定研究对象和研究过程，动能定理的研究对象一般是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体运动状态要一致。
（2）对研究对象进行受力分析。
（3）写出该过程中合力做的功或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体的受力情况有变化，要分别写出在各个阶段中力做的功。
（4）写出物体的初、末动能。
（5）按照动能定理列式并求解。
题组四 用动能定理解决变力做功问题
B
题7如图所示，木板可绕固定水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的重力势能增加了2 J。用FN表示物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的摩擦力。在此过程中，以下判断正确的是（ ）
A. FN和Ff对物块都不做功
B. FN对物块做功为2 J，Ff对物块不做功
C. FN对物块不做功，Ff对物块做功为2 J
D. FN和Ff对物块所做功的代数和为0
【解析】由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移，那么该力就对物块做功。受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力Ff方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。
物块的重力势能增加了2 J，即重力做功为-2 J，缓慢转动的过程中物块动能不变，由动能定理知，WFN-WG=0，则FN对物块做功为2 J，B选项正确。
题8 一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示。则力F所做的功为（ ）
A. mglcos θ B. Flsin θ
C. mgl（1-cos θ） D. Fl（1-sin θ）
题组五 用动能定理解决多过程问题
1 水平面问题
2 竖直面问题
C
AD
第三节
动能和动能定理
第八章 机械能守恒定律
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1 知道动能的表达式，会根据动能的表达式计算物体的动能。
2 理解动能定理的含义，会推导动能定理。
3. 能应用动能定理解决实际问题。
新课导入
纸牌为什么能够“成功切黄瓜”？
新课讲解
定义：物体因为运动而具有的能量称为动能。
行驶的汽车、飞行的炮弹、发射的火箭等，都具有一定的动能。
动能的大小与什么因素有关？
思考
类型一：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 ，速度从v1 增加到v2
类型二：质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移l ，受到的摩擦力为Ff ，速度从v1 变为v2
l
F
v2
Ff
F
v1
Ff
W合=Fl-Ff l = -
mv12
1
2
mv22
1
2
F
v1
F
v2
l
WF = Fl = -
mv12
1
2
mv22
1
2
1.定义：物体由于物体运动而具有的能量。
3.单位：焦耳（J） 1J=1kg·m2/s2
2.表达式：
4.标量：遵从代数运算法则，且只有正值。
5.状态量:对应某一时刻或某一位置，动能具有相对性。
一、动能的表达式
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。
W合＝Ek2－Ek1
合力的功
末动能
初动能
2. 表达式：
W合＝ΔEk
(1)合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1 ，动能增大；
(2)合力做负功，即W合＜０，Ek2＜Ek1 ，动能减小。
4.动能定理的适用范围：
(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。
3.对动能定理表达式 的说明：
W合＝Ek2－Ek1
二、动能定理
经典例题
【例题 1】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 ,g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。
F牵
F阻
l
v
x
o
研究对象
确定初末状态，分析该过程中各力做的功及动能变化。
根据动能定理列方程求解。
研究过程
运动分析
受力分析
解题步骤
解 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。
例2.物体沿高H的光滑斜面从顶端由静止下滑，求它滑到底端时的速度大小.
H
解：由动能定理得 mgH= mv2
∴v=
若物体沿高H的光滑曲面从顶端由静止下滑，结果如何？
仍由动能定理得 mgH= mv2
v=
若由H高处自由下落，结果如何呢？
仍为
v=
例3. 物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移s1后即撤去力F ，物体由运动一段距离后停止运动. 整个过程的V–t图线如图所示.求推力F与阻力f的比值.
F
s1
s
0 1 2 3 4
v
t
解法1.
由动能定理得 WF + Wf =0
即：Fs1 +（ –fs）=0
由V–t图线知 s ：s1 = 4 ：1
所以 F ：f = s ：s1
结果：F ：f = 4 ：1
当堂检测
题1 关于动能的理解，下列说法正确的是（ ）
A.动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，运动物体都具有动能
B.公式Ek= mv2中，v是物体相对于地面的速度，且动能总是正值
C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化
D.动能不变的物体，一定处于平衡状态
题组一 对动能和动能变化量的理解
AC
题2 从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是（ ）
A
A
D
C
B
题组二 对动能定理的理解
D
题3关于动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，下列说法正确的是（ ）
A.公式中的W为不包含重力的其他力做的总功
B.动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，但不适用于变力做功
C.运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化
D.公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时动能增加，当W<0时动能减少
【解析】A错：动能定理的表达式W=Ek2-Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功。
B错：动能定理适用于任何运动，既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于恒力做功，也适用于变力做功。
C错：运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，若合外力方向始终与运动方向垂直，合外力不做功，动能不变。
D对：公式中的Ek2-Ek1为动能的增量，当W>0时，即Ek2-Ek1>0，动能增加，当W<0时，即Ek2-Ek1<0，动能减少。
题4 某雪上项目运动员在一次自由式滑雪空中技巧比赛中，沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J，他在此过程中（ ）
A. 动能增加了1 900 J B. 动能增加了2 000 J
C. 重力势能减小了1 900 J D. 重力势能减小了2 000 J
C
【解题通法】一种力做的功对应着一种形式的能的变化
（1）根据重力做功判断重力势能的变化。
（2）根据合力做功判断动能的变化。
提示：重力是动力，摩擦力（含空气阻力）是阻力，合力做的功是1 800 J。
题组三 动能定理的基本应用
题5 质量M=4.0×104 kg的飞机，从静止开始沿平直的跑道滑行，当滑行距离L=1.6×103 m时，达到起飞速度v=60 m/s。问：
（1）起飞时飞机的动能多大？
（2）若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？
应用动能定理解题的步骤
（1）确定研究对象和研究过程，动能定理的研究对象一般是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体运动状态要一致。
（2）对研究对象进行受力分析。
（3）写出该过程中合力做的功或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体的受力情况有变化，要分别写出在各个阶段中力做的功。
（4）写出物体的初、末动能。
（5）按照动能定理列式并求解。
题组四 用动能定理解决变力做功问题
B
题7如图所示，木板可绕固定水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的重力势能增加了2 J。用FN表示物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的摩擦力。在此过程中，以下判断正确的是（ ）
A. FN和Ff对物块都不做功
B. FN对物块做功为2 J，Ff对物块不做功
C. FN对物块不做功，Ff对物块做功为2 J
D. FN和Ff对物块所做功的代数和为0
【解析】由做功的条件可知：只要有力，并且物块沿力的方向有位移，那么该力就对物块做功。受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力Ff方向始终和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。
物块的重力势能增加了2 J，即重力做功为-2 J，缓慢转动的过程中物块动能不变，由动能定理知，WFN-WG=0，则FN对物块做功为2 J，B选项正确。
题8 一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示。则力F所做的功为（ ）
A. mglcos θ B. Flsin θ
C. mgl（1-cos θ） D. Fl（1-sin θ）
题组五 用动能定理解决多过程问题
1 水平面问题
2 竖直面问题
C
AD