鲁科版高中物理必修二 第二章 能的转化与守恒 21 动能的改变 课件(共41张PPT)2

1、一、一、 动能动能 运动的物体可以做功，运动的物体可以做功，物体由于运动而具有的能量物体由于运动而具有的能量叫动能。叫动能。（人类利用动能做功已有很（人类利用动能做功已有很长的历史。）长的历史。）问题1：物体的动能大小跟物体的动能大小跟哪些因素有关？哪些因素有关？由实验得出由实验得出：动能的大小跟：动能的大小跟物体的质量物体的质量m、运动速度、运动速度v有关。有关。 m越大、越大、v越大，动能越大，动能就越大。就越大。一 探究动能的表达式：1、动能：物体由于运动而具有的能量叫动能2 公式：2kmv21E 3、物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半4、物理意义：描述运动状态的物理

2、量，动能是标量，且恒为正值，具有瞬时性5 单位：焦耳( J )例题 我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为173173 kg kg，轨道速度为，轨道速度为7.2km/s,7.2km/s,求它的动能是多少求它的动能是多少? ?J J1 10 04 4. .4 48 8) )J J1 10 0( (7 7. .2 21 17 73 32 21 1E E9 93 3k k解：根据解：根据 得，得，2kmv21E卫星动能：卫星动能：例题：关于对动能的理解，下列说法是正确的关于对动能的理解，下列说法是正确的 （ ）A A、动能是机械能的一种表现形式，凡是运动的、动能是机

3、械能的一种表现形式，凡是运动的 物体都具有动能物体都具有动能B B、动能总是正值、动能总是正值C C、一定质量的物体，动能变化时，速度一定、一定质量的物体，动能变化时，速度一定 变化；但速度变化时，动能不一定变化变化；但速度变化时，动能不一定变化D D、动能不变的物体，一定处于平衡状态、动能不变的物体，一定处于平衡状态A B CA B C问题探究问题探究3：1 1一质量为一质量为2kg2kg的物体做自由落体运动，经过的物体做自由落体运动，经过A A点时的速度为点时的速度为10m/s10m/s，到达，到达B B点时的速度是点时的速度是20m/s20m/s，求，求: : (1) (1) 经过经过A

4、 A、B B两点时的动能分别是多少两点时的动能分别是多少? ? (2) (2) 从从A A到到B B动能变化了多少动能变化了多少? ? (3) (3) 从从A A到到B B的过程中重力做了多少功的过程中重力做了多少功? ? (4) (4) 从从A A到到B B的过程中重力做功与动能的变化的过程中重力做功与动能的变化关系如何？关系如何？解解（1 1）由）由 得得 2kmv21E 在在A A点时的动能为：点时的动能为：100JJ10221E2k1在在B B点时的动能为：点时的动能为：400JJ20221E2k2（2 2）从）从A A到到B B动能的变化量为：动能的变化量为：300JEEE12kkk

5、（4 4）相等。即）相等。即300JEEW12kk300J15J102GhFSW（3 3）由）由 得，得， ABAB过程重力做功为：过程重力做功为：SFW一 探究动能的表达式：问题2：设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F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F对物体做功的表达式。 一 探究动能的表达式：l推导功推导功W=W=？21222121mvmvW问题3：教材上说“ ”很可能是一个具有特殊意义的物理量，为什么这样说？问题探究问题探究4 4： 质量为质量为m m的物体在水平方向上受到恒定的物体在水平方向上受到恒定的牵引力的牵引力

6、F F和阻力和阻力f f作用，经作用，经A A处时的动能处时的动能为为 ，发生一段位移，发生一段位移S S后到达位置后到达位置B B时时的动能的动能 ，请利用牛顿定律及运动学，请利用牛顿定律及运动学公式试推导在这过程中，力对物体做功与公式试推导在这过程中，力对物体做功与物体动能的变化关系。物体动能的变化关系。22mv2121mv21外力对物体做的总功为：外力对物体做的总功为：解：解：f f做功为：做功为：fSW1F F做功为：做功为：FSW212kk2122合EEmv21mv21W由由 得：得：SFSf)(FWWW合21合运动学公式：运动学公式：2avvS2122 牛顿第二定律：牛顿第二定律：

7、maF合动能定理12kkEEW合2 表达式：1 内容：合力所做的功等于物体动能的变化3 适用条件：恒力做功或变力做功曲线运动或直线运动单个物体或几个物体一个过程或全过程注意点注意点: :“=”“=”是数值上相等是数值上相等, ,而不是就是而不是就是做功引起能的变化做功引起能的变化l对于功与能的关系，下列说法中正确的是对于功与能的关系，下列说法中正确的是（ ）lA A、功就是能，能就是功、功就是能，能就是功lB B、功可以变成能，能可以变成功、功可以变成能，能可以变成功lC C、做功的过程就是能量转化的过程、做功的过程就是能量转化的过程lD D、功是能量的量度、功是能量的量度C C 例：某同学从

8、高为h 处以速度v0 水平投出一个质量为m 的铅球,求铅球落地时速度大小。 分析与解：铅球在空中运动时只有重力做功，动能增加。设铅球的末速度为v，根据动能定理有 2022121mvmvmgh 化简得化简得 2 g h= v 2-v02 ghvv220v0vmg应用动能定理解题的一般步骤：应用动能定理解题的一般步骤：确定确定研究对象研究对象，画出草图；，画出草图；分析物体的分析物体的受力情况受力情况，分析各力做功分析各力做功的情况的情况；确定物体的确定物体的初、末状态初、末状态；明确；明确初、末初、末状态的动能状态的动能列式求解；列式求解；对结果进行分析讨论。对结果进行分析讨论。例例: :一架喷

9、气式飞机，质量一架喷气式飞机，质量m m =5=510103 3kgkg，起飞，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3=5.310102 2m m时，达到起飞的速度时，达到起飞的速度 v =60m/s=60m/s，在此过程中，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.020.02倍倍（k=0.02），求飞机受到的牵引力。，求飞机受到的牵引力。v0=0m/sv=60m/sFfNG解法一：飞机解法一：飞机受到受到重力重力G G、支持力、支持力N N、牵引、牵引力力F F 和阻力和阻力f f 作用，这四个力做的作用，这四个力做的功功分

10、分别为别为W WG G=0=0，W WN N=0=0，W WF F=Fs=Fs，W Wf f=-kmgs=-kmgs. .0mv21kmgsFs2N42101.82svmkmgFv0=0m/sv=60m/sFfNGN422222101.82svmkmgF2svmkmgF2sva2as0v makmg-FF 由上两式 由设二合 根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律 的的作作用用。支支持持力力、牵牵引引力力和和阻阻力力，受受到到重重力力、飞飞机机做做匀匀加加速速直直线线运运动动：解解法法v0=0m/sv=60m/sFfNG动能定理与牛顿第二定律的区别动能定理与牛顿第二定律的区别 牛顿第二定律是牛顿第二

11、定律是矢量式矢量式，反映的是力与加速度的瞬时关系； 动能定理是动能定理是标量式标量式，反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系。 一人用平均一人用平均100100牛的力把牛的力把2Kg2Kg足球以足球以10m/s10m/s踢出踢出, ,水平飞出水平飞出100100米米, ,求此人求此人对球做功对球做功练习练习1一辆质量一辆质量m m、速度为、速度为v vo o的汽车在关闭发的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离动机后于水平地面滑行了距离L L后停了后停了下来。试求汽车受到的阻力。下来。试求汽车受到的阻力。练习练习2小结：小结： 一、动能一、动能 1 1、定义：物体由于运动而具有的能量叫做、定

12、义：物体由于运动而具有的能量叫做 动能动能 2 2、表达式：、表达式：E EK K = 1/2MV= 1/2MV2 2 二、动能定理二、动能定理 1 1、内容：合力所做的功等于物体动能的变、内容：合力所做的功等于物体动能的变化化 2 2、表达式：、表达式：W=1/2MVW=1/2MV2 22 2-1/2MV-1/2MV1 12 2第第1 1节动能动能定理节动能动能定理第第2 2课时课时应用动能定理解题步骤：应用动能定理解题步骤：l动能定理的表达式是个标量方程，一般以动能定理的表达式是个标量方程，一般以地面为参考系，凡是与位移相关的质点动力学地面为参考系，凡是与位移相关的质点动力学问题，一般都可

13、以应用动能定理求解。应用动问题，一般都可以应用动能定理求解。应用动定理解题的一般步聚：定理解题的一般步聚：l选择研究对象，进行受力分析；选择研究对象，进行受力分析；l分析各力做功的情况；分析各力做功的情况；l确定研究过程（有时有几个过程）的初、确定研究过程（有时有几个过程）的初、末态；末态；l根据动能定理列方程求解。根据动能定理列方程求解。例例1 1 质量为质量为m=3kgm=3kg的物体与水平地面之间的动的物体与水平地面之间的动摩擦因数摩擦因数=0.2=0.2，在水平恒力，在水平恒力F=9NF=9N作用下起动，作用下起动，如图所示。当如图所示。当m m位移位移s s1 1=8m=8m时撤去推

14、力时撤去推力F F，试问：，试问：还能滑多远？还能滑多远？(g(g取取10m/s10m/s2 2) ) 分析：物体分析：物体m m所受重力所受重力G G、支持力、支持力N N、推力、推力F F、滑动摩擦力、滑动摩擦力f f均均为恒力，因此物体做匀加速直线运动；撤去为恒力，因此物体做匀加速直线运动；撤去F F后，物体做匀减速后，物体做匀减速直线运动因此，可用牛顿定律和匀变速直线运动规律求解直线运动因此，可用牛顿定律和匀变速直线运动规律求解 物体在动力物体在动力F F和阻力和阻力f f作用下运动时，作用下运动时，G G和和N N不做功，不做功，F F做正功，做正功，f f做负功，因此，也可以用动能

15、定理求解做负功，因此，也可以用动能定理求解解法一：用牛顿定律和匀变速运动规律，对撤去解法一：用牛顿定律和匀变速运动规律，对撤去F F推力前、后推力前、后物体运动的加速度分别为物体运动的加速度分别为aFfmFmgm1 9023103122./ m sm safmm sm s222000231032 ./ m m在匀加速运动阶段的末速度为在匀加速运动阶段的末速度为va sm sm s11 1222184 /，则而停住，后，滑行撤去0=vsFt2svvammt221222016224将上两式相加，得解解法法二二：对物体运动的前后两段分别用动能定理，则有W =EkFs - fs =12mv -0111

16、2- fs = 0-122mv12答：撤去动力答：撤去动力F F后，物体后，物体m m还能滑还能滑4m4m远远 Fs - fs - fs = 0112fs =F-fs21（）s =F- ff2s14m8m1032 . 01032 . 09可否对全程运用动能定理？可否对全程运用动能定理？kE=WW +W = E- EFfktk0Fs +- fs +s= mv / 2- mv / 2112t202（）（）Fs - fs + s= 0-0112（）s =Fs= 4m21 fsf1练习练习1：质量为质量为m m的物体从以速度的物体从以速度v v0 0竖直向上抛出，物竖直向上抛出，物体落回地面时，速度大

17、小为体落回地面时，速度大小为3v3v0 0/4/4。（设物体在运。（设物体在运动中所受空气阻力大小不变），求：动中所受空气阻力大小不变），求： （1 1）物体运动过程中所受空气阻力）物体运动过程中所受空气阻力f f的大小。的大小。 （2 2）物体以初速度）物体以初速度2v2v0 0竖直向上抛出时，上升竖直向上抛出时，上升的最大高度的最大高度H H。如物体与地面碰撞过程中无能量损。如物体与地面碰撞过程中无能量损失，求物体运动的总路程失，求物体运动的总路程S S。7g50v16g25v257mg2020S (2)H f (1)答案：练习2： 如图所示，斜面的倾角为如图所示，斜面的倾角为，质量为，质

18、量为m m的的滑块距挡板滑块距挡板P P为为s s0 0，滑块以初速度，滑块以初速度v v0 0沿斜面上沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为。滑块所。滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面的下滑力。若滑块每受摩擦力小于滑块沿斜面的下滑力。若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的路程路程s s。gcossingSvS02021答案： 某消防队员从一平台上跳下，下落某消防队员从一平台上跳下，下落2m2m后后双脚触地，接着他用双腿弯屈的方法缓冲，使双脚触地，接着他用双腿弯屈的方法缓冲，使自身重心又下降了自身重心又下降了0 05m5

19、m，在着地过程中地面，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的 A A2 2倍倍 B B5 5倍倍 C C8 8倍倍 D D1010倍倍答案答案:B:B练习3例2：一质量为一质量为m m的小球，用长为的小球，用长为L L的轻绳悬挂的轻绳悬挂于天花板上，小球在水平力于天花板上，小球在水平力F F的作用下，从平的作用下，从平衡位置衡位置P P点缓慢地移到点缓慢地移到Q Q点，此时绳子转过了点，此时绳子转过了角，如图所示，则角，如图所示，则F F做的功为（做的功为（ ） A AmgLcos mgLcos B BmgL(1mgL(1cos)cos

20、)C CFLsin FLsin D DFLFL答案：答案：B B例例3 3一个质量为一个质量为2kg2kg的物体静止在水平面上，的物体静止在水平面上，一个水平恒力一个水平恒力F F推动物体运动了推动物体运动了10s10s，然后撤去，然后撤去推力推力F F，物体又滑行了，物体又滑行了5s5s才停下来，物体运动的才停下来，物体运动的vtvt图像如图所示，则推力图像如图所示，则推力F F做的功和摩擦力在做的功和摩擦力在后后5s5s内做的功分别为多少？内做的功分别为多少？ 答案：答案：2700J例5： 如图所示，在一块水平放置的光滑板面中心如图所示，在一块水平放置的光滑板面中心开一小孔开一小孔O O，

21、穿过一根细绳，细绳的一端用力，穿过一根细绳，细绳的一端用力F F的向下的向下拉，另一端系一小球，并使小球在板面上以半径拉，另一端系一小球，并使小球在板面上以半径r r做匀做匀速圆周运动。现开始缓慢地增大拉力速圆周运动。现开始缓慢地增大拉力F F，使小球的运动，使小球的运动半径逐渐减小，若已知拉力变为半径逐渐减小，若已知拉力变为8F8F时，小球的运动半时，小球的运动半径恰好减为径恰好减为r/2r/2，求在此过程中，绳子的拉力对小球所，求在此过程中，绳子的拉力对小球所做的功。做的功。答案 ：3Fr/2例6：一个物体以初速度一个物体以初速度VoVol0m/sl0m/s自斜面底端自斜面底端向上滑行，如

22、图所示，到达斜面顶端时恰好静向上滑行，如图所示，到达斜面顶端时恰好静止，随后物体向下滑行返回底端时的速度为止，随后物体向下滑行返回底端时的速度为5m/s5m/s，求斜面的高度是多少，求斜面的高度是多少? ?若该斜面的倾角若该斜面的倾角3030，则物体与斜面间的动摩擦因数是多，则物体与斜面间的动摩擦因数是多少少?(?(取取g glOmlOms s2 2) )例7：如图所示，一个小滑块质量为如图所示，一个小滑块质量为m m，在倾角，在倾角3737的斜面上从高为的斜面上从高为h h25cm25cm处由静止开始下处由静止开始下滑，滑到斜面底端时与挡板滑，滑到斜面底端时与挡板P P发生弹性碰撞后又发生弹性碰撞后又沿斜面上滑，若滑块与斜面之间的动摩擦因数沿斜面上滑，若滑块与斜面之间的动摩擦因数0.250.25，求滑块在斜面上运动的总路程，求滑块在斜面上运动的总路程实验设计实验设计1.实验需要测量哪些物理量实验需要测量哪些物理量？2.有哪几个物理量很难测量？有哪