高中物理 第2章 能的转化与守恒 第1节 动能的改变课件 鲁科版必修2.ppt

课下作业综合提升 第2章 第1节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 要点一 要点二 随堂检测归纳小结 要点三 1 知道动能大小的影响因素 理解动能的定义 2 通过实验探究 掌握恒力做功与动能变化之间的关系 3 理解动能定理的内容和表达式 能用其解决实际问题 读教材 填要点 一 动能1 定义物体由于而具有的能 2 表达式ek 3 单位焦耳 1j 1n m 运动 1kg m2 s2 3 单位焦耳 1j 1n m 4 矢标性动能是 只有大小没有方向 动能的大小仅与速度的有关 与速度无关 二 动能定理1 动能定理的推导 1 建立情景 如图2 1 1所示 质量为m的物体 仅在恒力f作用下 经位移s后 速度由v1增加到v2 1kg m2 s2 标量 大小 方向 f s ma 2 内容力在一个过程中对物体所做的功等于物体在这个过程中 3 表达式 1 w 2 w 说明 式中w为 它等于各力做功的 如果外力做正功 物体的 外力做负功 物体的 动能的变化 ek 合外力的功 代数和 动能增加 动能减小 试身手 夯基础 1 一只鸽子在空中以20m s的速度飞行 迎面有一架喷气式飞机以480m s的速度飞来 设鸽子的质量为500g 以地面为参考系 鸽子的动能为 以飞机为参考系 鸽子的动能为 答案 1 100j 2 62500j 2 实验探究 恒力做功与动能改变的关系 1 实验需测量的物理量有功 力 和动能 质量 2 实验器材主要有 一端有定滑轮的长木板等 3 实验前应将长木板的无定滑轮端适当垫高 以平衡小车运动中受的 实验中砝码的质量要远 选填 小 大 或 等 于小车的质量 答案 1 位移速度 2 小车打点计时器砝码 3 摩擦力小 3 关于做功和物体动能变化的关系 下列说法不正确的是 a 若只有动力对物体做功 物体的动能一定增加b 若只有阻力对物体做功 它的动能一定减少c 力对物体所做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差d 动力和阻力都对物体做功 物体的动能一定变化解析 如果动力和阻力对物体做功的代数和为零 物体的动能不变化 答案 d 4 一人将质量m 2kg的铅球以15m s的速度推出 已知铅球原来是静止的 人在推球过程中对球做功 j 答案 225 探究恒力做功与动能改变的关系 1 实验目的探究恒力做功与物体动能改变的关系 2 实验器材小车 砝码 天平 打点计时器 低压交流电源 细绳 一端附有定滑轮的长木板 复写纸 纸带 刻度尺等 3 实验方案 1 安装器材 平衡摩擦力 2 让砝码拉动小车运动 3 纸带记录小车的运动 4 数据分析 拉力做功与小车动能改变的关系 4 实验步骤 1 用天平测出小车的质量m 并记录 2 按图2 1 2安装实验器材 要调整滑轮的高度 使细绳与长木板平行 3 平衡摩擦力 将长木板无滑轮的一端垫高 改变木板的倾角 使小车及纸带能在木板上做匀速运动 4 细绳一端连接小车 另一端通过滑轮挂上砝码 注意砝码的质量要远小于小车的质量 图2 1 2 5 纸带的一端固定在小车后面 另一端穿过打点计时器 开始实验时 要先接通电源 然后放开小车 此时可认为小车所受的合外力就等于砝码的重力 6 记录测量数据 用天平测出小车的质量m 砝码的质量m 用刻度尺测出纸带上各点到第一个点的距离 7 计算速度 由纸带根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 来计算各对应时刻小车的速度 图2 1 3 2 实验的数据处理 计算各数据中v2和相应的外力做功w的数值填入下表 利用坐标方格纸 将各组数据在坐标纸上标出 然后作出w v2图线 如果作出的图线是一条直线 说明外力做功w与物体速度的平方v2成正比 即w v2 名师点睛 1 若忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力会对实验结果带来影响 2 实验中 由于砝码质量远小于小车质量 可认为绳子对小车的拉力f mg 而实际情况是 砝码向下加速时 mg f ma 所以f mg f与mg的差别在砝码质量偏大时会对实验结果带来影响 3 纸带上各点之间距离测量时会带来误差 1 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究 动能定理 如图2 1 4所示 他们将拉力传感器固定在小车上 用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连 用拉力传感器记录小车受到拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的a b两点各安装一个速度传感器 记录小车通过a b时的速度大小 小车中可以放置砝码 图2 1 4 1 实验主要步骤如下 测量 和拉力传感器的总质量m1 把细线的一端固定在拉力传感器上 另一端通过定滑轮与钩码相连 正确连接所需电路 将小车停在c点 接通电源 小车在细线拉动下运动 记录细线拉力及小车通过a b时的速度 在小车中增加砝码 或 重复 的操作 2 下表是他们测得的一组数据 其中m是m1与小车中砝码质量之和 v22 v12 是两个速度传感器记录速度的平方差 可以据此计算出动能变化量 e f是拉力传感器受到的拉力 w是f在a b间所做的功 表格中的 e3 w3 结果保留三位有效数字 3 根据上表 请在图2 1 5中的方格纸上作出 e w图线 图2 1 5 答案 1 小车 由静止开始释放小车 减少砝码 2 0 600j0 610j 3 e w图线如图所示 动能 动能定理的理解 1 动能 1 是状态量 与物体的运动状态 或某一时刻的速度 相对应 2 具有相对性 选取不同的参考系 物体的速度不同 动能也不同 一般以地面为参考系 3 动能与速度 动能对应于某一时刻运动的能量 一个物体的速度发生变化 其动能不一定改变 但动能变化时 其速度一定变化 2 动能定理的理解 1 功w的含义 合外力对物体所做的功或所有外力做功的代数和 2 功w的求法 合外力对物体所做的功w f合 scos 适用于合外力恒定的情况 各个力对物体所做功的代数和w w1 w2 wn 3 动能的改变量 ek ek2 ek1 合外力对物体做正功 w 0 动能增加 ek 0 合外力对物体做负功 w 0 动能减少 ek 0 4 动能定理的适用范围 既适用于恒力做功也适用于变力做功 既适用于直线运动也适用于曲线运动 既可应用于物体运动的全程 也可应用于物体运动过程的某一阶段 名师点睛 1 动能定理定量揭示了力对物体所做总功与物体动能变化的关系 动能定理表达式中w为合外力做的功 而不是某个力做的功 2 w ek2 ek1为动能的增量 即为末状态的动能与初状态的动能之差 而与物体的运动过程无关 2 关于动能定理 下列说法正确的是 a 动能定理揭示了合外力做功与物体动能之间的因果关系b 合外力对物体所做的功不变 则物体的动能不变c 动力对运动物体总做正功 因此物体的动能一定增加d 运动物体所受的合外力为零 物体的动能一定不变 思路点拨 解答本题要明确w合量度物体动能的改变 动能的改变与动能不同 解析 做功的过程是能量转化的过程 动能定理揭示了合外力做功总要引起物体动能的改变 并且合外力所做的功等于物体动能的改变 合外力做功是 因 动能改变是 果 a选项错误 合外力对物体所做的功不变 则物体的动能改变一定 b选项错 物体所受的合外力为零 合外力的功一定为零 物体的动能一定不变 d选项正确 动力对运动物体总做正功 但合外力不一定做正功 因此物体的动能不一定增加 c选项错 答案 d 动能定理揭示了外力做的总功与动能变化的关系 只要合外力的功不为零 动能一定变化 反之 动能变化了 合外力一定做功 动能定理的应用 1 动能定理的解题步骤 1 选定研究对象 明确运动过程 2 分析物体的受力 确定各力的做功情况 3 确定初 末状态及对应的初 末状态的动能 4 应用动能定理列出方程 5 求解并进行检验 2 各步骤的注意点 1 一般地 我们仅对单个的物体应用动能定理 选定某个物体作为研究对象 要弄清它的运动发生的过程 2 要做好研究对象的受力分析 如果包括多个过程 要逐个进行分析 弄清是否为变力 明确各个力的做功情况 是做正功还是做负功 将总功表示出来 这是至关重要的一步 错误常出现在多出或漏掉一些功 或者功的正 负判断出错 3 选定初 末状态 即研究运动过程的起 止状态 找出初 末动能 通常我们考虑取两个已知状态作为初 末状态 起 止状态的选定往往影响研究问题的顺利与否 4 利用动能定理列方程 用w ek2 ek1列方程要注意w与 ek2 ek1 是对应同一过程的 名师点睛 动能定理的表达式是一个标量方程 一般以地面为参考系 凡与位移相关的质点力学问题一般都可以用动能定理来解决 而且往往比应用牛顿运动定律更为方便 3 如图2 1 6所示 物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑 然后滑上由小圆弧与斜面连接的水平面上 若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0 4 斜面倾角为37 求物体能在水平面上滑行多远 图2 1 6 3 如图2 1 6所示 物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑 然后滑上由小圆弧与斜面连接的水平面上 若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为0 4 斜面倾角为37 求物体能在水平面上滑行多远 图2 1 6 答案 3 5m 对于物体运动过程中包含几个不同物理过程的情况应根据具体情况合理选择应用分段法