(共27张PPT)
机械能及其守恒定律(人教版必修2)
7、动能和动能定理
1.动能
物体由于运动而具有的能量叫做动能。
l
F
探找物体动能表达式
设质量为m的某物体,在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l,速度由v1增加到v2,如图所示。试寻求这个过程中力F做的功与v1、v2的关系?
F
v1
v2
结果与思考
W=mv22/2-mv12/2
初态和末态的表达式均为“mv2/2”,这个“mv2/2”代表什么?
1、概念:物体由于运动具有的能量叫做动能。
一、动能
物体的运动速度越快,质量越大,动能越大。
2、定义:物理学中把物体的质量与它的速度平方乘积的一半定义为物体的动能,用Ek表示,即:
1
2
Ek= mv2
定义式:
3、性质:
动能是描述物体运动状态的物理量。
动能是标量,只有大小,没有方向。
单位:“焦耳” (J )
1、关于动能的理解,下列说法正确的是: A、动能不变的物体,一定处于平衡状态
B、动能不可能是负的
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、物体的加速度为零,其动能不变
随堂练习
解释现象
大口径穿甲弹
扑克穿木板
飞针穿玻璃
3.动能定理
=Ek2-Ek1
W=mv22/2-mv12/2
力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化即末动能减去初动能。
说明:对任何过程的恒力、变力;匀变速、非匀变速;
直线运动、曲线运动;时间长或多过程、瞬间过程都能运用。
W=W1+W2+W3+…=F合lcosα
2、 A、B两物体放在光滑的水平面上,分别在相同的水平恒力作用下,由静止开始通过相同的位移,若A的质量大于B的质量,则在这一过程中:
A.A获得的动能大
B.B获得的动能大
C.A、B获得的动能一样大
D.无法比较谁获得的速度大
F
随堂练习
单项
随堂练习
3、 一辆质量为m、速度为v0的汽车在关闭发动机后在水平地面上滑行了距离l后停下,试求汽车受到的阻力F阻大小。
答案
mv02/2l
例2、用拉力F拉一个质量为m的木箱由静止开始在水平冰道上移动了S,拉力F跟木箱前进的方向的夹角为α,木箱与冰道间的动摩擦因数为μ,求木箱获得的速度.
F
FN
f
G
例1、一架飞机,质量m=5.0×103Kg,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为S=5.3×102m时,达到起飞速度v=60m/s.在此过程中飞机受到的平均阻力是重量的0.02倍,求飞机受到的牵引力
应用范围:可用于恒力,也可用于变力
既适用于直线运动,也适用于曲线运动。
应用动能定理解题的步骤:
⑴确定研究对象,明确它的运动过程;
⑵分析物体在运动过程中的受力情况,明确各个力是否做功,是正功还是负功;然后写出各个力所做的功,求其代数和,或者是直接求出合力所做的功。
⑶明确初状态和末状态的动能,并写出初末动能的表达式
⑷用W总=△Ek=Ek2 -Ek1列方程求解.
三、动能定理的讨论:
W合 =△Ek = Ek末 - Ek初
动能定理说明外力功是物体动能变化的量度,其外力可以是一个力,也可以是几个力的合力;
若W>0,Ek2-Ek1>0,即Ek2>Ek1,说明:即合外力对物体做正功,它的值等于物体动能的增加量;若W,<0,Ek2-Ek1<0,即Ek2动能定理只涉及物体运动过程中各外力做功的代数和及物体初末两状态的动能;而不考虑运动过程中的各细节情况,如a,t等。因此应用动能定理解题比较方便。尤其是物体在变力 情况下。
若W=0,即Ek2=Ek1,表示外力对物体不作功或外力对物体做功的代数和为零。
4、 当重力对物体做正功时,物体的重力势能和动能可能的变化情况,下面哪些说法正确: A、重力势能一定增加,动能一定减小
B、重力势能一定减小,动能一定增加
C、重力势能不一定减小,动能一定增加
D、重力势能一定减小,动能不一定增加
随堂练习
单项
5、 同一物体分别从高度相同,倾角不同的光滑斜面的顶端滑到底端时,相同的物理量是:
A.动能
B.速度
C.速率
D.重力所做的功
随堂练习
多项
ヲ第二课时
动能定理的应用举例
知识点:动能定理
W合=Ek2-Ek1
W合=mv22/2-mv12/2
W=W1+W2+W3+…
W=F合lcosα
方法指导:涉及只关注某过程的初、末状态,不需考虑过程细节,尤其是求变力功、曲线运动、多过程、瞬间过程更有优势!
A.常规题
6、 一架喷气式飞机,质量为m=5000kg,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为l=530m时,达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力F阻是飞机重量的0.02倍(k=0.02)。求飞机受到的牵引力F。(g取10m/s2)
答案
1.8×104N
7、一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提高1m,这时物体的速度是2m/s,下列说法正确的是: A、手对物体做功10J
B、合外力对物体做功12J
C、合外力对物体做功2J
D、物体克服重力做功2J
单项
8、 足球运动员用力踢质量为0.3kg的静止足球,使足球以10m/s的速度飞出,假定脚踢足球时对足球的平均作用力为400N,球在水平面上运动了20m后停止,那么人对足球做的功为: A、8000J
B、4000J
C、15J
D、无法确定
B.变力功
单项
9、 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
单项
10、 一辆汽车的质量为m,从静止开始起动,沿水平路面前进了x后,达到了最大行使速度vmax,设汽车的牵引力功率保持不变,所受阻力为车重的k倍,求:
(1)汽车的牵引力功率
(2)汽车从静止开始到匀速运动所需时间
答案
(1)kmgvmax(2)(vmax2+2kgx)/2kgvmax
11、 运动员用力将一质量为m的铅球从离地为h高处以初速度v0斜向上推出,当它落到地面时速度为v,则在此过程中铅球克服空气阻力所做的功等于: A、mgh-mv2/2-mv02/2
B、-mv2/2-mv02/2-mgh
C、mgh+mv02/2-mv2/2
D、mgh+mv2/2-mv02/2
C.曲线运动
单项
12、 如图所示,物体从高为h的斜面体的顶端A由静止开始滑下,滑到水平面上的B点静止,A到B的水平距离为S,求:
物体与接触面间的动摩擦因数(已知:斜面体和水平面都由同种材料制成,θ未知)
D.多过程
答案
h/s
13、 如图4所示,AB为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8m,BC是水平轨道,长l=3m,BC处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m=1kg的物体,自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。
答案
6J
14、 质量为m的钢球从离坑面高H的高处自由下落,钢球落入沙中,陷入h后静止,则沙坑对钢球的平均阻力F阻大小是多少?
h
H
答案
mg(H+h)/h
高考是怎样考的
15、 一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点,在此过程中重力对物块做的功等于(05辽宁):
A.物块动能的增加量
B.物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和
C.物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和
D.物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和
单项