广西南宁地区2020-2021学年高一下学期物理人教版必修2课件：7.7 动能和动能定理34张PPT

动能和动能定理
教学目标
知道动能的符号、单位和表达式，会根据动能的表达式计算运动物体的动能
能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义
领会运用动能定理解题的优越性，理解做功的过程就是能量转化或转移的过程。会用动能定理处理单个物体的有关问题
知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景，能用动能定理计算变力所做的功
教学重点
教学难点
理解动能概念
会用动能的定义式进行计算
探究功与物体速度变化的关系，知道动能定理的适用范围
会推导动能定理的表达式
实验：探究功与速度变化的关系
物体动能的表达式中可能包含 ? 这个因子
理解并掌握动能的概念
熟练掌握动能的表达式
掌握动能的性质
动能的概念
设某物体的质量为m，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 ? 增加到 ?，如图所示
可得F做的功
这个过程中力F做的功
根据牛顿第二定律
把F、l的表达式代入
即
动能的表达式
也就是
具有特定意义的物理量
实验已经表明，力对初速度为0的物体所做的功与物体速度的二次方成正比
动能的表达式
动能：
物体由于运动而具有的能量叫做动能
符号：
大小：
单位：
注意：动能是标量
状态量
动能也是与参考系有关
速度
质量
与参考系有关
通常选取地面
焦耳，J
动能的表达式
我国在1970年发射的第一颗人造地球卫星，质量为173kg，运动速度为7.2km/s，它的动能是多大？
动能的表达式
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
4倍
2倍
8倍
1倍
问题与练习
速度具有方向，那么动能的大小与速度的方向有关吗？
动能是标量，与速度的方向无关
匀速圆周运动是变速曲线运动，其动能变化吗？
速度的大小不变，动能不变
动能的反思
以速度? ? ?竖直上抛物体，若不考虑空气阻力，那么在上升的过程中从抛出小球到小球动能减少一半所经历的时间
动能的计算
上面思考中，若问题换做：在小球被抛出至小球落回抛出点的过程中，小球动能减小一半的时间。应该如何求解
动能的计算
在得出动能的表达式时
上式有什么样的物理意义？
掌握利用牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理的过程
理解并掌握动能定理的表达式
掌握利用动能定理解题的步骤
动能定理的内容和用法
需代入正负号
标量式
动能定理：
表示这个过程的初动能
表示一个过程的末动能
表示这个过程动能的变化量
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
注意：
动能定理中的等于表达的是 ? ? ? ? ? ? ? ?，不能说“就是”
数量上相等
动能定理
把一辆汽车的速度从10km/h加速到20km/h，或者从50km/h加速到60km/h,哪种情况做的功比较多？通过计算说明。
第二种情况做的功比较多
问题与练习
民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与地面的斜面，若斜面高3.2m，斜面长6.5m，质量60kg的人沿斜面滑下时所受的阻力240N，求人滑至底端时的速度。（用动能定理解答）
3.5m/s
问题与练习
运动员把质量是500g的足球踢出后，某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度10m，在最高点的速度20m/s。请你根据这个估计，计算运动员踢球时对足球做的功。（? ? ? ? ? ? ? ? ? ）
W=150J
问题与练习
质量是2g的子弹，以300m/s的速度摄入厚度是5cm的木板（如图所示），射穿后的速度是100m/s。子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大？你对题目中所说的“平均”一词有什么认识？
f=1600N
子弹射穿木板的过程中所受阻力不恒定，是变力
问题与练习
如果物体只受一个力的作用，动能定理中的W即这个力做的功，也即合力做的功；如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的W指的是什么力做的功？
如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的W即为合力做的功，它等于各个力做功的代数和
动能定理的反思
一架飞机在牵引力和阻力的共同作用下，在跑道上加速运动，速度越来越大，动能也就越来越大。飞机动能的增加量与飞机所受力做的功之间有什么数量上关系？
牵引力和阻力的合力做了多少功，飞机的动能就增加多少
在一个过程中，合外力做了多少正功，动能就增加多少
合外力做了多少负功，动能就减少多少
动能定理的反思
一架喷气式飞机，质量? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 时，速度达到起飞速度? ? ? ? ? ? ? ? ?。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。
解：飞机的初动能 ? ? ? ? ，末动能 ? ? ? ? ? ? ? ? ；合力F做的功
根据动能定理，? ? ? ? ? ? ? ? ，于是有
合力F为牵引力 ? ? 与阻力 ? ? 之差，而阻力与飞机重量的关系为 ? ? ? ? ? ? （其中 ? ? ? ? ?），所以
代入上式后解出
把数值代入后得到
飞机所受的牵引力是
动能定理的应用
动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间
在应用动能定理时还应注意
力对物体做的功可正可负
做正功时物体的动能增加，做负功时物体的动能减少
动能定理的应用
因此用它处理问题常常比较方便
本节中，动能定理是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下得到的当物体受变力作用，或做曲线运动时，动能定理还适用吗？
可采用
把过程分解成许多小段
认为物体在每小段运动中受到的是恒力，运动的轨迹是直线
这样也能得到动能定理
微元法
动能定理的应用
如图，物体沿一曲面从A点无初速滑下，滑至曲面最低点B时，下滑高度为5m。若物体质量为1kg，到B点时的速度为8m/s，则在下滑过程中物体克服摩擦力做功为多少焦耳（? ? ? ? ? ? ? ? ? ?）
解：
物体在下滑中只有重力和摩擦力做功，支持力不做功则由动能定理可知：
动能定理的应用
动能定理适用于：
①恒力做功或变力做功
②曲线运动或直线运动
③单个物体或几个物体
④某个过程或全过程
动能定理的应用
一辆质量为m，速度为 ? ?的汽车，关闭发动机后在水平地面上滑行了距离l后停了下来。试求汽车受到的阻力。
解：汽车的初动能、末动能分别为 ? ? ? ? ?和0，阻力 ? ? 做的功为 ? ? ? ? ? 。应用动能定理，有
由此解出
汽车在这段运动中受到的阻力是
动能定理的应用
应用动能定理的解题步骤：
①确定研究对象
②对研究对象进行受力分析
③分析各个力做功情况
④确定物体的初、末状态，明确初、末动能
⑤列动能定理求解
⑥对解进行讨论
动能定理的应用
做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，或从一个物体转移到另一个物体的过程。在上面的例题中，阻力做功，汽车的动能到哪里去了？
汽车动能转化为内能
动能定理的应用
动能：
质量为m的物体，以速度v运动时的动能是
单位：
动能定理：
力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中
表达式 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?或
动能定理不仅适用于恒力做功，还适用于 ? ? ? ? ? ? ? 和
焦耳，J
动能的变化
变力做功
曲线运动
总结
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习
【分析】
【解答】
【点评】
练习