2020-2021年高中物理粤教版必修二第四章 机械能和能源22张PPT

(共22张PPT)
4
动能和动能定理
质量和速度
思考
质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，哪一个的动能大？
如何比较动能的大小？
我们知道：做功总是与能量变化密切相关，做功会引起能量发生变化，功是能量转化的量度。
重力做功----引起重力势能发生变化
弹力做功----引起弹性势能发生变化
那么合力做功------引起
？
a
v2
F
v1
情景：设一质量为m的物体，在与运动方向相同的恒力F的作用下沿光滑水平面发生了一段位移L，速度由V1增加到V2，如图，此过程中，合外力做功与物体质量、速度之间存在什么关系呢？
请同学们思考：提示运用牛顿第二定律和运动学公式
寻找
动能的表达式
（1）如何表示该过程中力F做的功W？
W=FL
（2）该过程中合力F怎样表示？
由牛顿第二定律得：F=ma
（3）能否用v1、v2表示位移L？
（4）将（2）（3）式代入（1）式将得到什么？
一、动能的表达式
　物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半。
?单位：J
?标量;状态量
寻找
动能的表达式
练习
质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，哪一个的动能大？
合力做功
合力
合力做的功
l
W合＝Ek2－Ek1
合力做的功
末态的动能
初态的动能
W合=
-
mv12
1
2
mv22
1
2
1、提出猜想：这个理论推导出来的等式能不能作为一个结论或者公式来用呢？？
“意外”的收获：
2、实验验证：探究合外力做功与动能变化的关系
如何测合力F？
沙桶重力作为小车合力需要注意什么？
实验设计
3.改进实验装置----气垫导轨、光电门（原理不变）
优势：1.阻力极小，不用平衡摩擦力。
2.比较精确地测出小车通过光电门的瞬时速度。
3.可通过导轨上的刻度尺直接读出小车的位移。
4.小车和沙桶质量我们直接用电子秤测量。
5.数据分析在设定好的电子表格中进行。
结论：在误差允许的范围内，
W合=△Ek
二.动能定理
内容：合力对物体所做的功等于物体在这个过程中动能的变化。
1、合外力做功。
2、外力做功之和。
外力的总功
末动能
初动能
动能变化
和某一过程（始末状态）相对应。
动能定理:
牛顿运动定律:
例题展示
一架飞机，质量m=5.0×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到l=5.3×102m时，速度达到起飞速度v=60m/s。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。
F合=F-F阻=F-
kmg
=ma
②
分别用牛顿运动定律和动能定理求解
a＝
2l
v2
由
v2－v02
=2al
得
①
由动能定理得
由
①②得F=
+
kmg
2l
mv2
∴F=
+
kmg
2l
mv2
W合=（F-F阻）l
=（F-kmg）l
=
mv2
1
2
2.将质量为10kg的小球以V0=4m/s水平抛出，小球距离地面高度h=0.45m,求小球落地的速度为多大？（忽略空气阻力）
课堂练习
学以致用
〖设置意图〗体会动能定理的广泛应用
对动能定理的理解
1、是对“力是改变物体运动状态原因”的新的阐释，是解决力和运动关系的新桥梁，给出了一种求功的新思路。
2、动能定理既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程。
3、动能定理既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况。
4、动能定理中的功是外力做的总功。
总功的求法：
（1）先求每个力的功，再求功的代数和
（2）先求合力，再求合力功
解题步骤
动能定理不涉及运动过程的加速度和时间，用动能定理处理问题有时比牛顿定律方便。
（1）确定研究对象，画出过程示意图；
（2）分析物体的受力，明确各力做功的情况，并确定外力所做的总功；
（3）分析物体的运动，明确物体的初、末状态，确定初、末状态的动能及动能的变化；
（4）根据动能定理列方程求解；
课堂小结
1、影响动能的因素：
速度和质量
2、动能大小等于物体的质量和速度平方的乘积的一半。
3、动能定理：
合外力所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。