8.3 动能和动能定理 课件-2020-2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册24张PPT

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名称 8.3 动能和动能定理 课件-2020-2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册24张PPT
格式 pptx
文件大小 1.5MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-07-18 08:28:24

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文档简介

8.3 动能和动能定理
【新课导入】
物体的动能跟物体的质量和速度都有关系。物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大。炮弹在炮筒内推力的作用下速度越来越大,动能增加。这种情况下推力对物体做了功。
你还能举出其他例子,说明动能和力做的功有关吗?这对于定量研究动能有什么启发呢?
一 、动能的表达式
质量为 m的某物体在光滑水平面上运动,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 v1 增加到 v2
根据牛顿第二定律 得
F = ma
而 得:
所以:
功的表达式:
1.定义:物体由于运动而具有的能叫做动能。
2.动能的定义式:
3.单位:焦(J)
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)v具有相对性,所以Ek也具有相对性。
解题时我们要以地面为参考系。即v是相对地面的速度。
2016年8月16日,我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”,它的质量为631 kg,某时刻它的速度大小为 7.6 km/s,此时它的动能是多少?
二 、动能定理
二、动能定理:
1、动能定理的表述:
在任一过程中,外力对物体做的总功等于物体动能的变化。
问题:
等式表示物理意义是什么?
2、公式:
W:作用在物体上一切外力做功的总和; V1、V2:过程的初、末状态物体对地的瞬时速度。
注:物体动能的变化只决定初、末状态的动能,与过程中某时刻物体的动能大小,动能如何变化无关。
2、对动能定理的理解
⑴任一过程:动能定理对任意的宏观过程都是成立。
即:不管是单一的过程,还是由多个阶段组成的复杂过程;不管过程中物体受什么力的作用;不管过程中物体做什么运动,动能定理适用。
⑵外力:动能定律中的“外力”是指作用在物体上的一切力,包括重力、弹簧的弹力都是外力。
⑶总功:是指整个过程中,所有外力做功的总和。
总功的计算方法有三种:
方法一:W=F合·Scosα
方法二:W=WF1+ WF2+……+WFn
方法三:W=WAB+ WBC+ WCD ……
【特别提醒】
1、解决恒力作用下物体的运动问题,可以用牛顿定律,也可以用动能定理,但往往用动能定理显得更简捷。所以在以后解题时能用动能定理尽量用动能定理。
2、应用动能定理解题的步骤:
(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,明确各力做功的情况;
(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。
注意:在应用动能定理解题的时候,要以地面为参考系。位移是相对地面的位移,速度也是相对地面的速度。
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,我们可以采用把整个过程分成许多小段,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,把这些小段中力做的功相加,这样也能得到动能定理。
因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况,所以在解决一些实际的力学问题时,它得到了广泛的应用。
演绎推理是从一般性结论推出个别性结论的方法,即从已知的某些一般原理、定理、法则、公理或科学概念出发,推出新结论的一种思维活动。
比如,在“动能定理”的推导过程中,其出发点是将牛顿第二定律作为已知的知识来考虑,然后经历一系列数学推导,从而得到新的结论——动能定理。
【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 2.5×103 m 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。
【分析】 本题已知飞机 滑跑过程的始、末速度, 因而能够知道它在滑跑过 程中增加的动能。根据动 能定理,动能的增加等于牵引力做功和阻力做功的代数和。 如图 8.3-2,在整个过程中,牵引力对飞机做正功、阻力做负功。由于飞机的位 移和所受阻力已知,因而可以求得牵引力的大小。
【题后反思】从这个例题可以看出,动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间,因此用它处理问题常常比较方便。在应用动能定理时还应该注意到,力对物体做的功可以为正值,也可以为负值。合力做正功时,物体的动能增加;合力做负功时,物体的动能减少。
【例题2】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实(图8.3-3)。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37°,重物离开地面30cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的质量为50 kg,g取10m/s2, cos37°=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?
【分析】 如图8.3-4,甲表示重物在地面上受到人的作用力,乙表示上升30 cm后人停止施力,丙表示刚落地,丁表示砸深地面2 cm后静止。
重物落地时的速度,即丙中重物的速度,可以对从甲至丙这一过程应用动能定理来求解。重物对地面冲击力的大小与从丙至丁这一过程中重物所受阻力的大小相等,可以对这一过程应用动能定理来求解。
人教版 必修第二册