动能和动能定理25414PPT课件

1、 什么是动能？物体在什么情况下具有动能？ 物体由于运动而具有的能量叫做动能。想一想： 能不能说“运动的物体具有的能量就是动能”呢？第1页/共26页第2页/共26页 物体的动能可能和什么因素有关呢？物体的质量物体的速度质量越大，动能越大速度越大，动能越大第3页/共26页一、动能的表达式 设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力的作用下发生一段位移，速度由v1增加到v2，如图所示。试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力对物体做功的表达式。 v1v2lFF第4页/共26页v1v2lFF根据牛顿第二定律 F=ma而v22-v12=2al即：avvl22122把F、l的表达式代入到W=Fl,可得F做

2、的功avvmaW2)(2122也就是：21222121mvmvW第5页/共26页 因为这个量在过程终了时和过程开始时的差，正好等于力对物体所做的功，所以“ ”应该就是我们寻找的动能表达式。12mv2 “力对初速度为零的物体所做的功与物体速度的二次方成正比。” 这也印证了我们的猜想。第6页/共26页 我们说质量为m的物体，以速度v运动时的动能是：Ek=12mv2标量：只有大小没有方向， 且无负值；单位：=1Nm=1J1kgm/s2m1kgm2/s2= 状态量：与物体的速度相对应第7页/共26页计算一下物体的动能：1Ek=2mv2= 173（7.2 103）2J=4.48 109J12 我国在19

3、70年发射的第一颗人造地球卫星，质量为173kg，运动速度为7.2km/s，它的动能第8页/共26页 短跑运动员的质量m=60kg,此刻的速度v=6m/s,他现在的动能是多少？1Ek=2mv2= 60 62J=1080J12第9页/共26页二、动能定理W= - 12mv1212mv22我们可以把 写成 W = Ek2- Ek1 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。这个结论叫做动能定理=Ek第10页/共26页 动能的变化与哪个力做的功有关呢？情况一：光滑水平面上的1kg的物体初速度2m/s，在与速度方向相同的拉力F=2N作用下发生的位移是1m。情况二：粗糙水平面上的1k

4、g的物体初速度2m/s，在与速度方向相同的拉力F=2N作用下发生的位移是1m，其动摩擦因数为0.4。2J02J2J2J-4J-2J-2J第11页/共26页 W 为所有力对物体做的总功；W = Ek2- Ek1 Ek不为负值，但Ek2- Ek1有正有负； 动能定理的应用。力对物体做正功 Ek2- Ek10 动能增加力对物体做负功 Ek2- Ek10 动能减少力对物体做功为0 Ek2- Ek1=0 动能不变第12页/共26页例1： 一架喷气式飞机，质量m=5.0103kg,起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到l=5.3102m时，速度达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重

5、量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。解：飞机的初动能Ek1= 0,末动能 Ek2= 。合力F做的功 W=Fl 根据动能定理，则 F合l= -0 （F-kmg）l= - 0 F= +kmg代入数值：F=1.8104N12mv212mv2212mv22mv22l第13页/共26页 若用牛顿运动定律和运动学规律来解这个题呢？FF阻解：根据运动学公式 v2-v02=2ax a= =3.4m/s2根据牛顿第二定律F=ma F -F阻=ma F=ma+F阻=ma+kmg =m(a+kg)=1.8104NV2-02l第14页/共26页解：根据运动学公式 v2-v02=2ax a= =0.34m/s2根据牛顿

6、第二定律F=ma F-F阻=ma F=ma+F阻=ma+kmg =m(a+kg)=1.8104Nv2-02l解：根据动能定理 W = Ek2- Ek1 ，则 F合l= -0 （F-kmg）l= - 0 F= +kmg代入数值：F=1.8104N12mv2mv22l12mv2第15页/共26页 在不涉及加速度和运动时间时，利用动能定理解决力学问题更简捷。 动能定理不但适用于恒力做功和匀变速直线运动的情况，而且适用于变力做功和曲线运动。第16页/共26页小结1.动能的表达式；Ek=12mv22.动能定理的理解；W = Ek2- Ek13.动能定理的应用。第17页/共26页练习： 一辆质量为m、速度

7、为v0的汽车在关闭发动机后与水平地面滑行了距离 l 后停了下来。试求汽车受到的阻力。F阻l第18页/共26页解：汽车的初、末动能分别为 和0，阻力F阻做的功为-F阻l 。应用动能定理，有 -F阻 l = 0 - 得 F阻 = 则，汽车所受的阻力大小为 ， 方向与运动方向相反。 12mv0212mv02mv022lmv022l第19页/共26页作业： P21 第2题 第4题第20页/共26页第21页/共26页第22页/共26页利用动能定理解题的方法1. 1. 明确研究对象、研究过程，找出初、末状态的速度情况2. 2. 要对物体进行正确受力分析（包括重力），明确各力的做功大小及正负情况有些力在运动过程中不是始终存在，若物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态受力情况均发生变化，因而在考虑外力做功时，