2019版人教物理必修二同步配套课件：第七章+机械能守恒定律+7.7 (共31.ppt)

1、7 7.动能和动能定理动能和动能定理 自我检测自主阅读 一、动能 1.定义:物体由于运动而具有的能量。 3.单位:和功的单位相同,在国际单位制中都是焦耳。这是因为1 kgm2/s2=1 Nm=1 J。 4.动能是标量。 自我检测自主阅读 二、动能定理 1.推导:如图所示,物体的质量为m,在与运动方向相同的恒力F的 作用下发生了一段位移l,速度由v1增加到v2。则力F做的功与物体 动能变化的关系推导如下: 自我检测自主阅读 2.内容:力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动 能的变化。 4.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。 自我检测自

2、主阅读 正误辨析 (1)某物体的速度加倍,它的动能也加倍。() 解析:由Ek=12mv2知,某物体的速度加倍,它的动能变为原来的4倍。 答案: (2)合外力为零,物体的动能一定不会变化。() 答案: (3)合外力不为零,物体的动能一定会变化。() 解析:合外力不为零,合外力做功可能为零,此时物体的动能不会变 化。 答案: (4)物体的合外力做正功,则它的动能一定增加。() 答案: 自我检测自主阅读 (5)做匀速圆周运动的物体动能不变,速度变化。 () 解析:由于匀速圆周运动的线速度方向变化、大小不变,故做匀速 圆周运动的物体的动能保持不变,但速度变化。 答案: 探究一探究二探究三 对动能及动能

3、变化的理解对动能及动能变化的理解 情景导引 如图是探究动能的大小与哪些因素有关的实验,图中A球的质量 大于B球的质量。让小球从斜面上滚下,静止在地面上的纸盒被碰 后,滑行一段距离停下来。由此实验你认为物体的动能可能与哪些 因素有关? 探究一探究二探究三 要点提示在此实验中,小球的高度代表了其速度的大小,让小球 从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时能够具有相同的速度。 甲与乙两实验中两球的质量相同,到达底端的速度不同,根据被碰 纸盒的滑行距离可知,小球的动能与其速度有关;甲与丙两实验中 两球到达底端的速度相同,质量不同,根据被碰纸盒的滑行距离可 知,小球的动能与其质量有关。 知识归纳知识归纳

4、1.动能的“三性” (1)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。 (2)标量性:只有大小,没有方向;只有正值,没有负值。 (3)状态量:动能是表征物体运动状态的物理量,与物体的运动状态 (或某一时刻的速度)相对应。 探究一探究二探究三 探究一探究二探究三 2.动能变化量的理解 (1)表达式:Ek=Ek2-Ek1,即末动能减初动能。 (2)物理意义:Ek0,表示动能增加;Ek0,表示动能减 少;Ek=0,表示动能不变。 (3)变化原因:物体动能是因为合外力做功。合外力做正功,动能 增加,合外力做负功则动能减少。 (4)过程量:对应物体从一个状态到另一个状态的

5、动能变化过程。 探究一探究二探究三 典例剖析典例剖析 【例1】 (多选)关于动能的理解,下列说法正确的是 () A.凡是运动的物体都具有动能 B.重力势能可以为负值,动能也可以为负值 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.动能不变的物体,一定处于平衡状态 解析:动能是物体由于运动而具有的能量,所以运动的物体都具有 动能,A正确;动能不可能为负值,故B错误;由于速度为矢量,当方向 变化时,若其速度大小不变,则动能并不改变,故C正确;做匀速圆周 运动的物体动能不变,但并不处于平衡状态,D错误。 答案:AC 探究一探究二探究三 规律方法规律方法 动能与速度

6、的三种关系 (1)数值关系:Ek= mv2,速度v越大,动能Ek越大。 (2)瞬时关系:动能与速度均为状态量,二者具有瞬时对应关系。 (3)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(大小)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。 探究一探究二探究三 变式训练变式训练1(多选)在下列几种情况中,甲、乙两物体的动能相等的 是() A.甲的速度是乙的2倍,乙的质量是甲的2倍 B.甲的质量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍 C.甲的质量是乙的4倍,乙的速度是甲的2倍 D.质量相同,速度大小也相同,但甲向东运动,乙向西运动 解析:动能是状态量,

7、它本身是一个标量,没有方向。根据动能的 表达式Ek= mv2可知,如果甲的速度是乙的两倍,质量应为乙的 ,故 A错;同理可判断B错,C对;又因动能是标量,没有方向,所以只要二者 速度大小相等即可,故D对。 答案:CD 探究一探究二探究三 情景情景导引导引 足球运动员用力F踢出足球,足球的质量为m,足球被踢出时的速度 为v,足球被踢出后在地面上运动了距离x停下。在这个过程中,足球 运动员对足球做功了吗?做了多少功? 要点提示做功。因x不是力F作用时间内的位移,做的功不等于Fx。 由动能定理求得人对球做的功W= mv2。 对动能定理的正确理解对动能定理的正确理解 探究一探究二探究三 知识归纳 对动

8、能定理的理解 探究一探究二探究三 探究一探究二探究三 典例剖析典例剖析 【例2】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() A.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 B.如果合力对物体做的功为零,则合力一定为零 C.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 D.如果物体的动能不发生变化,则物体所受合力一定是零 探究一探究二探究三 解析: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定为零,A正确;如果合 力对物体做的功为零,可能是合力不为零,而是物体在合力的方向 上的位移为零,B

9、错误;竖直上抛运动是一种匀变速直线运动,在物 体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,C错误;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,D错误。 答案:A 规律方法规律方法 (1)动能是标量,物体的速度变化时,动能不一定变化。 (2)功是物体动能变化的原因,合外力做正功,物体动能增加;合外 力做负功,物体动能减少。 探究一探究二探究三 变式训练变式训练2(多选)质量为m的小车在水平恒力F推动下,从山坡(粗 糙)底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B,获得速度为v,AB之间的 水平距离为x,重力加速度为g。下列说法正确的是() A.

10、小车克服重力所做的功是mgh 探究一探究二探究三 答案:ABD 探究一探究二探究三 情景情景导引导引 如图所示,质量为m的小球以初速度v0从山坡底部A处恰好冲上高为 h的坡顶B,请思考: (1)小球运动中哪些力做了功? (2)如何求得小球克服阻力做的功? 要点提示(1)小球受的重力和阻力都对小球做了负功,支持力不做功。 (2)根据动能定理-mgh-Wf= 可求得小球克服阻力做的功。 动能定理的应用动能定理的应用 探究一探究二探究三 知识归纳知识归纳 1.应用动能定理的优越性 (1)物体由初始状态到末状态的过程中,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予考虑,使分析

11、简化。 (2)应用牛顿运动定律和运动学规律时,涉及的有关物理量比较多, 对运动过程中的细节也要仔细研究,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,并且可以把不同的运动过程合并为 一个全过程来处理。 探究一探究二探究三 2.应用动能定理解题的一般步骤 (1)选取研究对象(通常是单个物体),明确它的运动过程。 (2)对研究对象进行受力分析,明确各力做功的情况,即是否做功? 做正功还是负功?用已知量、未知量怎样表示?求出各力做功的代 数和。 (3)明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2。 (4)列出动能定理的方程W=Ek2-Ek1,结合其他必要的解题方程求 解。 探究一探究二探究三

12、典例剖析典例剖析 【例3】如图所示,一只20 kg的狗拉着一个80 kg的雪橇以3 m/s的 速度冲上坡度为的斜坡。已知sin = ,斜坡对雪橇的摩擦阻力 恒为20 N,狗拉雪橇上坡时的加速度为0.2 m/s2,经过10 s拉雪橇的套 绳突然断开,雪橇刚好能冲上坡顶。求斜坡长。(g取10 m/s2) 探究一探究二探究三 解析:套绳断时,雪橇和狗的速度为 v=v0+at=(3+0.210) m/s=5 m/s 套绳断时,雪橇通过的坡长为x1=v0t+ at2=40 m 套绳断开后,设雪橇在斜坡上滑行x2停下。套绳断后雪橇受重力、 支持力、阻力,其中重力做功WG=-Mgsin x2,WN=0,WF

13、f=-Ffx2。则 由动能定理有-(Mgsin +Ff)x2=0- Mv2,可得x2=10 m 所以,斜坡的长度x=x1+x2=40 m+10 m=50 m。 答案:50 m 探究一探究二探究三 规律方法规律方法 应用动能定理应注意的问题 (1)动能定理的研究对象可以是单一物体,或者是可以看作一物体 的物体系统。 (2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。 (3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程,既可分段考虑也可 整个过程考虑。 (4)应用动能定理时,必须明确各力做功的正、负。当一个力做负 功时,可设物体克服该力做功为W,将该力做功表达为-W,也可以直 接用字母W表示该力做功,使其字

14、母本身含有负号。 探究一探究二探究三 变式训练变式训练3(2018全国)如图,某同学用绳子拉动木箱,使它从静 止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一 定() A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 解析:设拉力、克服摩擦力做功分别为WT、Wf,木箱获得的动能 为Ek,根据动能定理可知,WT-Wf=Ek,则EkWT,选项A正确。 答案:A 123 1.关于动能的概念,下列说法中正确的是() A.物体由于运动而具有的能叫做动能 B.运动物体具有的能叫动能 C.运动物体的质量越大,其动能一定越大 D.速度较大的物体,具有的动能一定较大 解析:物体由于运动而具有的能叫动能,但是运动的物体可以具有 多种能量,如重力势能、内能等,故A正确,B错误;由公式Ek= mv2可 知,动能既与m有关,又与v有关,C、D均错。 答案:A 123 2.(多选)一质量为0.1 kg的小球,以5 m/s的速度在光滑水平面上匀速 运动,与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹,若以弹回的速度方向为正 方向,则小球碰撞过程中的速度