8.3 动能和动能定理 课件(共20张PPT)
文档属性
| 名称 | 8.3 动能和动能定理 课件(共20张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-26 10:50:36 | ||
图片预览
文档简介
(共20张PPT)
8.3 动能和动能定理 （2）
第八章 机械能守恒定律
人教版（2019）必修 第二册
学习目标
1.会应用动能定理计算具体情景下变力做功问题。
2.物体运动多过程问题中，根据需要，能恰当选择研究过程，针对选定的研究过程，能正确列出动能定理方程；知道条件许可时，首选全过程应用动能定理解决问题。
3.圆周运动中应用动能定理处理问题时，能够寻找隐含条件。
4.往复运动中，涉及滑动摩擦力时，想到选择应用动能定理来处理，知道滑动摩擦力做功与路程有关。
5.多过程运动中，存在弹簧弹力做功时，知道在弹性限度内，弹力做功与路径无关。
动能定理与牛顿第二定律的区别
动能定理 牛顿第二定律
标量式 矢量式
反映做功过程中功与始末状态动能变化的关系。 反映的是力与加速度的瞬时关系
方法引导
应用动能定理解题的一般步骤
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.根据动能定理列方程求解。
1.动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。
2.动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动解决这样一类问题非常困难。
3. 求力的功增加了新方法
动能定理解题的优点
思路：一般不直接求功，而是先分析动能变化，再由动能定理求功。
当物体受到一个变力和几个恒力作用时，可以用动能定理间接求变力做的功，
即
⑴明确利用动能定理解题的基本步骤
⑵关注初、末两个状态，解决过程中各个力的做功情况。
W变＋W其他＝ΔEk
注意事项：
新课入
一、利用动能定理求变力做功
例题1 一质量为 m 的小球，用长为 L 的轻绳悬挂于O点。小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，细线偏离竖直方向的角度为θ，如图所示。则拉力F 做的功是 （ ）
A. mgLcosθ B. mgL(1－cosθ) C. FLcosθ D. FL
h
F
T
mg
【解析】
由P到Q，由动能定理得：WF + WG = 0
即 WF –mgL（1–cos ）= 0
∴ WF = mgL（1–cos ）
【正确答案】B
P
Q
O
例题2 在h高处，以初速度v0向水平方向抛出一小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为_________。
思考：某人从距离地面25m高处水平抛出一小球,小球质量0.1kg,出手时速度大小为10m/s,落地时速度大小为16m/s,取g=10m/s2,试求：
⑴人抛小球时对小球做多少功
⑵小球在空中运动时克服阻力做功多少
h
v
v0
人抛球：
球在空中：
得：W人=5J
【解析】
得：Wf = -17.2J
即克服空气阻力做功17.2J
练习1 如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q 时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为 （ ）
FN = 2mg
【解析】
解得
又由
得
C
1.问题特点
技巧：优先考虑对全过程运用动能定理。只需考虑全过程中合力做功的情况，以及初、末状态的动能。
运动过程包含几个运动性质不同的子过程，可以选择一个、几个或全部子过程作为研究过程，针对选定的研究过程寻找做功与动能变化的关系，列出动能定理方程。
2.过程选取方法
涉及多过程、往复运动问题。
新课入
二、分析多过程问题
例题3 一个物体从斜面上高h的A处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止在D点，测得停止处到开始运动处的水平距离为s（如图），不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并认为斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同。
求：动摩擦因数μ。
h
s
D
A
解析
设质量为m，斜面倾角为θ，则对整个过程
=-μmgcosθ×
-μmg
=-μmgs
Wf=Wf1+Wf2
由动能定理有
Wf + mgh = 0
解得
⑴s仅与h、 有关
⑵Wf仅与水平位移有关（与θ变化无关）
⑶l Wf l = mgh
⑷若物体从水平面反向运动，则拉力至少做多少功？
Wf - mgh + WF =0
解得 WF=2mgh
总结
h
s
D
A
例题4 一可以看成质点的质量m＝2kg 的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飞出后，恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道，BC为圆弧竖直直径，其中B为轨道的最低点，C为最高点且与水平桌面等高，圆弧AB对应的圆心角θ＝53°，轨道半径R＝0.5m。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计空气阻力，g取10 m/s2。
(1)求小球的初速度v0的大小；
(2)若小球恰好能通过最高点C， 求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功。
代入数据解得Wf＝－4J.
得：v0＝3m/s.
解：⑴在A点由平抛运动规律得：
vA
练习2 如图，装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD 段是光滑的，水平轨道BC的长度s=5m，轨道CD足够长且倾角θ=370，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1=4.30m、h2 =1.35m。现让质量为m的小滑块(可视为质点)自A点由静止释放。已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5，g取10 m/s2。求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；
(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
S
A
B
C
D
h2
h1
vD
θ
α
S
A
B
C
D
h2
h1
vD
θ
α
(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离；
全过程使用动能定理得：
在斜面上运动时：
(2)对A到C过程使用动能定理得：
又知
解得
(1)对小滑块从A到D使用动能定理得：
解析
1.特点
运动过程反复性
往返Ff大小一定 （经同一处）
不涉及a、t，显含s。全过程应用动能定理
2.关键点
重力做功与路径无关
Wf = - Fl
思路总结：处理往返性问题
练习3 水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24N 的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2kg，A、B之间的距离为L2＝3m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4m/s，水平向右。g取10m/s2。求：
⑴赛车和地面间的动摩擦因数；
⑵弹簧被压缩的最大距离。
⑵假设弹簧的最大压缩量为x，对赛车的全过程使用动能定理得：
⑴从赛车离开弹簧到静止过程使用动能定理：
解析
应用动能定理解题小结
解题三个关键点
1.选取“过程”
2.数清“功”的个数
3.弄清“隐含条件”
子过程分析
曲线运动
变力作用
不涉及
时间求解
恒定功率：W = Pt
灵活选择过程(可以是某一子过程，也可以是某些子过程，还可以是全程)
注意过程中不同力做功的特点。
课堂小结：
新课入
课堂小结
8.3 动能和动能定理 （2）
第八章 机械能守恒定律
人教版（2019）必修 第二册
学习目标
1.会应用动能定理计算具体情景下变力做功问题。
2.物体运动多过程问题中，根据需要，能恰当选择研究过程，针对选定的研究过程，能正确列出动能定理方程；知道条件许可时，首选全过程应用动能定理解决问题。
3.圆周运动中应用动能定理处理问题时，能够寻找隐含条件。
4.往复运动中，涉及滑动摩擦力时，想到选择应用动能定理来处理，知道滑动摩擦力做功与路程有关。
5.多过程运动中，存在弹簧弹力做功时，知道在弹性限度内，弹力做功与路径无关。
动能定理与牛顿第二定律的区别
动能定理 牛顿第二定律
标量式 矢量式
反映做功过程中功与始末状态动能变化的关系。 反映的是力与加速度的瞬时关系
方法引导
应用动能定理解题的一般步骤
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.根据动能定理列方程求解。
1.动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便。
2.动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动解决这样一类问题非常困难。
3. 求力的功增加了新方法
动能定理解题的优点
思路：一般不直接求功，而是先分析动能变化，再由动能定理求功。
当物体受到一个变力和几个恒力作用时，可以用动能定理间接求变力做的功，
即
⑴明确利用动能定理解题的基本步骤
⑵关注初、末两个状态，解决过程中各个力的做功情况。
W变＋W其他＝ΔEk
注意事项：
新课入
一、利用动能定理求变力做功
例题1 一质量为 m 的小球，用长为 L 的轻绳悬挂于O点。小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，细线偏离竖直方向的角度为θ，如图所示。则拉力F 做的功是 （ ）
A. mgLcosθ B. mgL(1－cosθ) C. FLcosθ D. FL
h
F
T
mg
【解析】
由P到Q，由动能定理得：WF + WG = 0
即 WF –mgL（1–cos ）= 0
∴ WF = mgL（1–cos ）
【正确答案】B
P
Q
O
例题2 在h高处，以初速度v0向水平方向抛出一小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为_________。
思考：某人从距离地面25m高处水平抛出一小球,小球质量0.1kg,出手时速度大小为10m/s,落地时速度大小为16m/s,取g=10m/s2,试求：
⑴人抛小球时对小球做多少功
⑵小球在空中运动时克服阻力做功多少
h
v
v0
人抛球：
球在空中：
得：W人=5J
【解析】
得：Wf = -17.2J
即克服空气阻力做功17.2J
练习1 如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q 时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为 （ ）
FN = 2mg
【解析】
解得
又由
得
C
1.问题特点
技巧：优先考虑对全过程运用动能定理。只需考虑全过程中合力做功的情况，以及初、末状态的动能。
运动过程包含几个运动性质不同的子过程，可以选择一个、几个或全部子过程作为研究过程，针对选定的研究过程寻找做功与动能变化的关系，列出动能定理方程。
2.过程选取方法
涉及多过程、往复运动问题。
新课入
二、分析多过程问题
例题3 一个物体从斜面上高h的A处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止在D点，测得停止处到开始运动处的水平距离为s（如图），不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并认为斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同。
求：动摩擦因数μ。
h
s
D
A
解析
设质量为m，斜面倾角为θ，则对整个过程
=-μmgcosθ×
-μmg
=-μmgs
Wf=Wf1+Wf2
由动能定理有
Wf + mgh = 0
解得
⑴s仅与h、 有关
⑵Wf仅与水平位移有关（与θ变化无关）
⑶l Wf l = mgh
⑷若物体从水平面反向运动，则拉力至少做多少功？
Wf - mgh + WF =0
解得 WF=2mgh
总结
h
s
D
A
例题4 一可以看成质点的质量m＝2kg 的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飞出后，恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道，BC为圆弧竖直直径，其中B为轨道的最低点，C为最高点且与水平桌面等高，圆弧AB对应的圆心角θ＝53°，轨道半径R＝0.5m。已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计空气阻力，g取10 m/s2。
(1)求小球的初速度v0的大小；
(2)若小球恰好能通过最高点C， 求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功。
代入数据解得Wf＝－4J.
得：v0＝3m/s.
解：⑴在A点由平抛运动规律得：
vA
练习2 如图，装置由AB、BC、CD三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD 段是光滑的，水平轨道BC的长度s=5m，轨道CD足够长且倾角θ=370，A、D两点离轨道BC的高度分别为h1=4.30m、h2 =1.35m。现让质量为m的小滑块(可视为质点)自A点由静止释放。已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5，g取10 m/s2。求：
(1)小滑块第一次到达D点时的速度大小；
(2)小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔；
(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离。
S
A
B
C
D
h2
h1
vD
θ
α
S
A
B
C
D
h2
h1
vD
θ
α
(3)小滑块最终停止的位置距B点的距离；
全过程使用动能定理得：
在斜面上运动时：
(2)对A到C过程使用动能定理得：
又知
解得
(1)对小滑块从A到D使用动能定理得：
解析
1.特点
运动过程反复性
往返Ff大小一定 （经同一处）
不涉及a、t，显含s。全过程应用动能定理
2.关键点
重力做功与路径无关
Wf = - Fl
思路总结：处理往返性问题
练习3 水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24N 的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m＝2kg，A、B之间的距离为L2＝3m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4m/s，水平向右。g取10m/s2。求：
⑴赛车和地面间的动摩擦因数；
⑵弹簧被压缩的最大距离。
⑵假设弹簧的最大压缩量为x，对赛车的全过程使用动能定理得：
⑴从赛车离开弹簧到静止过程使用动能定理：
解析
应用动能定理解题小结
解题三个关键点
1.选取“过程”
2.数清“功”的个数
3.弄清“隐含条件”
子过程分析
曲线运动
变力作用
不涉及
时间求解
恒定功率：W = Pt
灵活选择过程(可以是某一子过程，也可以是某些子过程，还可以是全程)
注意过程中不同力做功的特点。
课堂小结：
新课入
课堂小结