44动能动能定理课件1(教科版必修2).ppt
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- 44 动能 定理 课件 教科版 必修
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1、一、对动能和动能定理的进一步理解一、对动能和动能定理的进一步理解1.1.对动能的理解对动能的理解(1)(1)是状态量是状态量:与物体的运动状态与物体的运动状态(或某一时刻的速度或某一时刻的速度)相对应相对应.(2)(2)具有相对性具有相对性:选取不同的参考系选取不同的参考系,物体的速度不同物体的速度不同,动能也动能也不同不同,一般以地面为参考系一般以地面为参考系.(3)(3)是标量:只有大小没有方向是标量:只有大小没有方向.2.2.对动能定理的理解对动能定理的理解 (1)(1)内容:外力对物体做的总功等于其动能的增加量,即内容:外力对物体做的总功等于其动能的增加量,即W=EW=Ek k.(2)
2、W(2)W为外力对物体做的总功,为外力对物体做的总功,W W的求法有两种思路:的求法有两种思路:先求出各个力对物体所做的功先求出各个力对物体所做的功W W1 1、W W2 2、W W3 3,再求出它们,再求出它们的代数和的代数和W=WW=W1 1+W+W2 2+W+W3 3即为总功即为总功.先求出物体所受各个力先求出物体所受各个力的合力的合力F F合合,再利用,再利用W=FW=F合合lcoscos求合力所做的功求合力所做的功.(3)(3)为物体动能的变化量,也称作物体动为物体动能的变化量,也称作物体动能的增量,表示物体动能变化的大小能的增量,表示物体动能变化的大小.22k2111Emvmv22
3、(4)(4)合外力对物体做正功,即合外力对物体做正功,即W0,EW0,Ek k 0 0,表明物体的动,表明物体的动能增大;合外力对物体做负功,即能增大;合外力对物体做负功,即W0,EW0,Ek k00,表明物体,表明物体的动能减小的动能减小.(5)(5)动能定理不仅描述了功和动能增量之间的等值关系,还动能定理不仅描述了功和动能增量之间的等值关系,还体现了它们之间的因果关系,也就是说力对物体做功是引体现了它们之间的因果关系,也就是说力对物体做功是引起物体动能变化的原因,合外力做功的过程实质上是其他起物体动能变化的原因,合外力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程,转化了多少由合外力做
4、形式的能与动能相互转化的过程,转化了多少由合外力做了多少功来度量了多少功来度量.动能定理应用中所针对的一般为单个物体,动能定理应用中所针对的一般为单个物体,且物体要在惯性参考系中运动且物体要在惯性参考系中运动.【典例【典例1 1】(2011(2011苏州高一检测苏州高一检测)一物体做变速运动时,下一物体做变速运动时,下列说法正确的有列说法正确的有()()A.A.合外力一定对物体做功,使物体动能改变合外力一定对物体做功,使物体动能改变B.B.物体所受合外力一定不为零物体所受合外力一定不为零C.C.合外力一定对物体做功,但物体动能可能不变合外力一定对物体做功,但物体动能可能不变D.D.物体加速度一
5、定不为零物体加速度一定不为零 【解题指导【解题指导】分析该题应注意以下三点:分析该题应注意以下三点:(1)(1)只有合外力不为零时,物体的速度才发生变化只有合外力不为零时,物体的速度才发生变化.(2)(2)只有合外力做功不为零时,物体的动能才发生变化只有合外力做功不为零时,物体的动能才发生变化.(3)(3)只有速度的大小发生变化时,物体的动能才发生变化只有速度的大小发生变化时,物体的动能才发生变化.【标准解答【标准解答】选选B B、D.D.物体的速度发生了变化,则合外力一物体的速度发生了变化,则合外力一定不为零,加速度也一定不为零,定不为零,加速度也一定不为零,B B、D D正确;物体的速度正
6、确;物体的速度变化,可能是大小不变,方向变化,故动能不一定变化,变化,可能是大小不变,方向变化,故动能不一定变化,合外力不一定做功,合外力不一定做功,A A、C C错误错误.【规律方法【规律方法】动能与速度的关系动能与速度的关系(1)(1)数值关系:数值关系:,速度,速度v v和动能和动能E Ek k均为取地面为参考均为取地面为参考系时的数值系时的数值.(2)(2)瞬时关系:动能和速度均为状态量,二者具有瞬时对应瞬时关系:动能和速度均为状态量,二者具有瞬时对应关系关系.(3)(3)变化关系:动能是标量,速度是矢量,当动能发生变化变化关系:动能是标量,速度是矢量,当动能发生变化时,物体的速度时,
7、物体的速度(大小大小)一定发生了变化,当速度发生变化一定发生了变化,当速度发生变化时,可能仅是速度方向的变化,物体的动能可能不变时,可能仅是速度方向的变化,物体的动能可能不变.2k1Emv2【变式训练】【变式训练】(2011(2011武汉高一检测武汉高一检测)下列关于运动物体所下列关于运动物体所受的合力、合力做功和动能变化的关系,正确的是受的合力、合力做功和动能变化的关系,正确的是()()A.A.如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零为零B.B.如果合力对物体做的功为零,则合力一定为零如果合力对物体做的功为零,则合力一定为零C.C.
8、物体在合力作用下做匀变速直线运动,则动能在一段过物体在合力作用下做匀变速直线运动,则动能在一段过程中变化量一定不为零程中变化量一定不为零D.D.如果物体的动能不发生变化,则物体所受合力一定是零如果物体的动能不发生变化,则物体所受合力一定是零【解析【解析】选选A.A.功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘功是力与物体在力的方向上发生的位移的乘积,如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一积,如果物体所受的合力为零,那么合力对物体做的功一定为零定为零,A,A正确;如果合力对物体做的功为零,可能是合力正确;如果合力对物体做的功为零,可能是合力不为零,而是物体在力的方向上的位移为零,不为零,而是物
9、体在力的方向上的位移为零,B B错误;竖直错误;竖直上抛运动是一种匀变速直线运动,在上升和下降阶段经过上抛运动是一种匀变速直线运动,在上升和下降阶段经过同一位置时动能相等,动能在这段过程中变化量为零,同一位置时动能相等,动能在这段过程中变化量为零,C C错错误;动能不变化,只能说明速度大小不变,但速度方向有误;动能不变化,只能说明速度大小不变,但速度方向有可能变化,因此合力不一定为零,可能变化,因此合力不一定为零,D D错误错误.【变式备选】一个【变式备选】一个25 kg25 kg的小孩从高度为的小孩从高度为3.0 m3.0 m的滑的滑梯顶端由静止开始滑下梯顶端由静止开始滑下,滑到底端时的速度
10、为滑到底端时的速度为2.0 m/s2.0 m/s.取取g=10 m/sg=10 m/s2 2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是,关于力对小孩做的功,以下结果正确的是()()A.A.合外力做功合外力做功50 J50 JB.B.克服阻力做功克服阻力做功500 J500 JC.C.重力做功重力做功500 J500 JD.D.支持力做功支持力做功50 J50 J【解析【解析】选选A.A.重力做功重力做功W WG G=mgh=mgh=25=2510103 J=750 J3 J=750 J,C C错;小错;小孩所受支持力方向上的位移为零,故支持力做的功为零,孩所受支持力方向上的位移为零,故支持力做的功
11、为零,D D错;错;合外力做的功合外力做的功W W合合=E=Ek k-0-0,即,即A A项正确;项正确;W WG G-W-W阻阻=E=Ek k-0-0,故,故B B项错误项错误.2211Wmv25 2 J50 J22合,21Wmghmv750 J50 J700 J2阻,二、动能定理的应用及优越性二、动能定理的应用及优越性1.1.动能定理与牛顿定律解题的比较动能定理与牛顿定律解题的比较两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间,不涉及矢量运算,运算简单不易出错时间,不涉及矢量运算,运算简单不易出错.2.2.应用动能定理的优越性应用动
12、能定理的优越性(1)(1)物体由初始状态到末状态的过程中物体由初始状态到末状态的过程中,物体的运动性质、物体的运动性质、运动轨迹、做功的力是变力还是恒力等诸多因素都可以不运动轨迹、做功的力是变力还是恒力等诸多因素都可以不予考虑予考虑,使分析简化使分析简化.(2)(2)应用牛顿运动定律和运动学规律时应用牛顿运动定律和运动学规律时,涉及的有关物理量涉及的有关物理量比较多比较多,对运动过程中的细节也要仔细研究对运动过程中的细节也要仔细研究,而应用动能定而应用动能定理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动能理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动能,并且可以把并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理
13、不同的运动过程合并为一个全过程来处理.(3)(3)一般情况下一般情况下,由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题问题,用动能定理也可以求解用动能定理也可以求解,并且更为简捷并且更为简捷.3.3.应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤(1)(1)确定研究对象和研究过程确定研究对象和研究过程.(2)(2)对研究对象进行受力分析对研究对象进行受力分析.(.(研究对象以外的物体施于研研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析,含重力究对象的力都要分析,含重力.).)(3)(3)写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功写出该过程中合外力做的功,或分别写出
14、各个力做的功(注意功的正负注意功的正负).).如果研究过程中物体受力情况有变化,要如果研究过程中物体受力情况有变化,要分别写出该力在各个阶段做的功分别写出该力在各个阶段做的功.(4)(4)写出物体的初、末动能写出物体的初、末动能.(.(注意动能增量是末动能减初动注意动能增量是末动能减初动能能)(5)(5)按照动能定理列式求解按照动能定理列式求解.(1)(1)功的计算公式功的计算公式W=FW=Flcoscos只能求恒力做只能求恒力做的功,不能求变力的功,而由动能定理知,只要求出物体的功,不能求变力的功,而由动能定理知,只要求出物体的动能变化的动能变化EEk k=E=Ek2k2-E-Ek1k1,就
15、可以间接求得变力做的功,就可以间接求得变力做的功.(2)(2)列方程时等号的左边是合外力做的功,右边是动能的增列方程时等号的左边是合外力做的功,右边是动能的增量量.【典例【典例2 2】一架喷气式飞机,质量】一架喷气式飞机,质量m m5 510103 3 kg kg,起飞过程,起飞过程中从静止开始滑行的路程为中从静止开始滑行的路程为x x5.35.310102 2 时,达到起飞时,达到起飞速度速度v v60 60/s/s,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的重力的k k倍倍(k(k0.02)0.02),求飞机受到的牵引力,求飞机受到的牵引力.【解题指导【解
16、题指导】飞机在恒力作用下做匀加速直线运动,飞机在恒力作用下做匀加速直线运动,可选择运用牛顿运动定律和匀变速运动规律综合求解,也可选择运用牛顿运动定律和匀变速运动规律综合求解,也可选择运用动能定理求解可选择运用动能定理求解.【标准解答【标准解答】解法一:以飞机为研究对象,它受重力、支解法一:以飞机为研究对象,它受重力、支持力、牵引力和阻力作用持力、牵引力和阻力作用.由牛顿第二定律得:由牛顿第二定律得:F Fkmgkmga a 又由运动学公式得:又由运动学公式得:v v2 2-0-02 22ax 2ax 解解式得:式得:22324vFm(kg)2x605 10(0.02 10)N2 5.3 101
17、.8 10 N.解法二:以飞机为研究对象,它受到重力、支持力、牵引解法二:以飞机为研究对象,它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用,这四个力做的功分别为力和阻力作用,这四个力做的功分别为W W,W W支支,W W牵牵FxFx,W W阻阻kmgxkmgx.由动能定理得:由动能定理得:Fx-kmgxFx-kmgx=mv=mv2 2-0-0解得:解得:答案:答案:1.81.810104 4 N N12232324mvFkmg2x5 1060(0.02 5 1010)N2 5.3 101.8 10 N【规律方法【规律方法】动能定理与牛顿运动定律在解题时的选择动能定理与牛顿运动定律在解题时的选择动能定理与
18、牛顿运动定律是解决力学问题的两种重要工具,动能定理与牛顿运动定律是解决力学问题的两种重要工具,一般来讲凡是牛顿运动定律能解决的问题,用动能定理都能一般来讲凡是牛顿运动定律能解决的问题,用动能定理都能解决,但动能定理能解决的问题,牛顿运动定律不一定能解解决,但动能定理能解决的问题,牛顿运动定律不一定能解决,且同一个问题,用动能定理要比用牛顿运动定律解决起决,且同一个问题,用动能定理要比用牛顿运动定律解决起来更简便来更简便.通常情况下,某问题若涉及时间或过程的细节,要用牛顿运通常情况下,某问题若涉及时间或过程的细节,要用牛顿运动定律去解决;某问题若不考虑具体细节、状态或时间,如动定律去解决;某问题
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