动能和动能定理ppt

1、4 4。动。动能和动能定理能和动能定理1什么是动能？什么是动能？物体由于物体由于运动运动而具有的能叫而具有的能叫动能动能。一、动能一、动能2.2.动能与哪些因素有关呢？动能与哪些因素有关呢？问题：同一辆卡车，为什么速度大的时候比速度问题：同一辆卡车，为什么速度大的时候比速度小的时候难得停下来？一个瘦子和一个胖子以相小的时候难得停下来？一个瘦子和一个胖子以相同的速度跑步，为什么胖子难得停下来？同的速度跑步，为什么胖子难得停下来？结论：结论：物体的动能与物体的物体的动能与物体的质量和速度质量和速度有有关，关，质量越大，速度越大质量越大，速度越大，物体所具有的，物体所具有的动动能也就越大能也就越大。

2、v3.动能的公式动能的公式v光滑水平面上一物体质量为m ，初速度为v1,在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移s，速度增加到v2.avvsmaFFsW2212221222121mvmvWvFa1vs1vFaF2v第四节动能和动能定理第四节动能和动能定理v定义：等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半定义：等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半.v动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影响。v它在国际单位制中的单位也是焦耳(J)。v 1kgm2/s2=1Nm=1Jv动能是状态量,一个物体处于某一确定运动状态，它的动能也就对应于某一确定值。 表示，用这个量表示物体的动能物理学中就用kEmv22

3、1221mvEk即 2. 质量质量10 g、以以800 m/s 的速度飞行的速度飞行子弹和质量子弹和质量60 kg、以以10 m/s的速度奔跑的速度奔跑的运动员相比，哪一个的动能大？的运动员相比，哪一个的动能大？J800010.0212 2111k21vmE J102 . 33 J1060212 2222k21vmE J100 . 33 解：解：v二动能定理二动能定理v(1)动能定理的推导动能定理的推导v将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度来就具有速度v1，且水平面存在摩擦力，且水平面存在摩擦力f，在外力，在外力F作用下，经过一段

4、位移作用下，经过一段位移s，速度达到，速度达到v2，则此过程，则此过程中，中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？外力做功与动能间又存在什么关系呢？ ，表示初动能，表示末动能其中合合21122212212221212121mvEmvEEEWmvmvfsFsWkkKk合力所做的功等于动能的增加，这就是动能定理。合力所做的功等于动能的增加，这就是动能定理。kKkEWEEW?12可见，外力对物体做的可见，外力对物体做的总功总功等于物体在这一运动过程中动能的改变。其等于物体在这一运动过程中动能的改变。其中中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增大；与物体运动同向，它做的功使物体动能增大；f与物体运动反向

5、，它与物体运动反向，它做的功使物体动能减少。它们共同作用的结果，导致了物体动能的变化。做的功使物体动能减少。它们共同作用的结果，导致了物体动能的变化。将上述问题再推广一步：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况将上述问题再推广一步：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢又如何呢? 2.2.动能定理动能定理内容：外力在一个过程中对物体所做的内容：外力在一个过程中对物体所做的总功总功等于物体在这个等于物体在这个过程中过程中动能的变化动能的变化。1、合合力做功。力做功。2、外力做功之、外力做功之和和。1221222121KKEEmvmvW总外力的总功外力的总功末动能末动能初动能初动能动能

6、动能变化变化和某一过程（始末状态）相对应和某一过程（始末状态）相对应。（1）若合外力方向与物体运动方向相同时，合外力若合外力方向与物体运动方向相同时，合外力 对物体做对物体做正功，正功，W0 ，Ek2Ek1,则物体则物体动能增加。动能增加。 （2）若合外力方向与物体运动方向相反时，合外力若合外力方向与物体运动方向相反时，合外力对物体做对物体做负功，负功，W0 ， Ek2Ek1, ,则物体则物体动能减小动能减小。3.对动能定理的理解：对动能定理的理解：a合力对物体做功合力对物体做功“正正”“”“负负”的理解的理解b合力对物体做的功的理解合力对物体做的功的理解c.对动能定理标量性的认识对动能定理标

7、量性的认识.W合合 F合合Lcosq. W合合W1+W2 +F1L1 +F2L2 + cosq cos q 因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。d.对定理中对定理中“变化变化”一词的理解一词的理解 由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动由于外力做

8、功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可增加，也可能减少。因而定理中能可增加，也可能减少。因而定理中“变化变化”一词，并不表一词，并不表示动能一定增大，它的确切含义为末态与初态的动能差，或示动能一定增大，它的确切含义为末态与初态的动能差，或称为称为“改变量改变量”。数值可正，可负。数值可正，可负。既适用于既适用于恒力恒力做功，也适合于做功，也适合于变力变力做功。做功。 既适合于既适合于直线直线运动，也适合于运动，也适合于曲线曲线运动。运动。f适用范围适用范围功是过程量功是过程量 动能是状态量动能是状态量动能定理表示了过动能定理表示了过程量等于状态量的程量等于状态量的改变量的关系改变量的关系e

9、对状态与过程关系的理解对状态与过程关系的理解g.g.方法指导方法指导例例1:一架喷气式飞机，质量一架喷气式飞机，质量5103 kg，起飞过程中从静止开始滑，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为跑的路程为s5.3102时，达到起时，达到起飞速度飞速度60/s，在此过程中飞机受，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的到的平均阻力是飞机重量的0.02倍倍(0.02)，求飞机受到的牵引力，求飞机受到的牵引力. v解法解法一一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用.vF合合Fkmgav又又as v由和得

10、：由和得： sva22svmkmgF2222.52105.2s3310360105100202+=vmkmgF4108.1FN221mvkmgsFskmgsmvF+228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223+N4108 . 1vF1F2解法解法二二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵以飞机为研究对象，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引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W，W支支，W牵牵F1s，W阻阻s .据动能定理得：据动能定理得：1 1找对象（常是单个物体）找对象（常是单个物体）解：对飞机解：对飞机 由动能定理有由动能定理

11、有221mvkmgsFskmgsmvF+228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223+N4108 . 1vF1F23 3确确定定各各力力做做功功2 2运动情况分析运动情况分析4 4确定始、末态的动能确定始、末态的动能, ,根据动能定理列出方程根据动能定理列出方程2 2受受力力分分析析四、动能定理的解题步骤四、动能定理的解题步骤例例2 2、一辆质量为一辆质量为m m、速度为、速度为v v0 0的汽车在关闭发动机后的汽车在关闭发动机后于水平地面上滑行了距离于水平地面上滑行了距离L L后停了下来。试求汽车受后停了下来。试求汽车受到的阻力。到的阻力。解：汽车的初动能

12、和末动能分别为解：汽车的初动能和末动能分别为mvmv0 02 2/2/2和和0 0，阻力阻力F F阻阻做的功为做的功为-F-F阻阻L L。应用动能定律有：。应用动能定律有：20210mvLF阻由此解得：由此解得：LmvF220阻思考与讨论：思考与讨论： 做功的过程是能量从一种形式转化为另做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，或从一个物体转移到另一一种形式的过程，或从一个物体转移到另一个物体的过程，在上面的例题中，阻力做功，个物体的过程，在上面的例题中，阻力做功，汽车的动能到哪里去了？汽车的动能到哪里去了？动能定理练习动能定理练习1一物体做变速运动时，下列说法正确的是一物体做变速运动

13、时，下列说法正确的是 （ ） 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物体加速度一定不为零物体加速度一定不为零B DACDACD1221222121KKEEmvmvW总外力的总功外力的总功末动能末动能初动能初动能例例1 1、用拉力、用拉力F F拉一个质量为拉一个质量为m m的木箱由静止开的木箱由静止开始在水平冰道上移动了始在水平冰道上移动了S,S,拉力拉力F F跟木箱前进的跟木箱前进的方向的夹角为方向的夹角为,木箱与冰道间的动摩

14、擦因数木箱与冰道间的动摩擦因数为为,求木箱获得的速度求木箱获得的速度. .FFNfGA.A.常规题常规题m)Fsin-mg(-2sFcosv答案：答案： 用动能定理解决变力做功的方法用动能定理解决变力做功的方法: : 一般不直接求功一般不直接求功, ,而是先分析动能变化而是先分析动能变化, ,再由再由能定理求功能定理求功. .B.B.变力做功题变力做功题2.2.足球运动员用力踢质量为足球运动员用力踢质量为0.30.3kgkg的静止足球，使足球的静止足球，使足球以以1010m/sm/s的速度飞出，假定的速度飞出，假定脚踢足球时对足球的平均作脚踢足球时对足球的平均作用力为用力为400400N N，

15、球在水平面上，球在水平面上运动了运动了2020m m后停止，那么人后停止，那么人对足球做的功为：对足球做的功为：A A、8000J8000JB B、4000J4000JC C、15J15JD D、无法确定无法确定C例例3 3、运动员用力将一质量为运动员用力将一质量为m的的铅球从离地为铅球从离地为h高处以初速度高处以初速度v0 0斜斜向上推出，当它落到地面时速度向上推出，当它落到地面时速度为为v，则在此过程中铅球克服空气，则在此过程中铅球克服空气阻力所做的功等于：阻力所做的功等于：A A、mgh-mv2/2-mv02/2B B、-mv2/2-mv02/2-mghC C、mgh+mv02/2-mv

16、2/2D D、mgh+mv2/2-mv02/2C.C.曲线运动问题曲线运动问题CD D、多过程问题、多过程问题例例4 4、质量为、质量为m m的物体静止在水平面上，它与的物体静止在水平面上，它与水平面间的动摩擦因素为水平面间的动摩擦因素为u u，物体在水平力，物体在水平力F F作用下开始运动，发生位移作用下开始运动，发生位移s s1 1时撤去力时撤去力F F，问，问物体还能运动多远？物体还能运动多远？N Nf fF FG GN Nf fG GN NG GS S1 1S S2 2 运用动能定理对复杂过程列式求解的方法：运用动能定理对复杂过程列式求解的方法：分段列式法；全程列式法。分段列式法；全程

17、列式法。方法一：可将物体的运动分成两段进行求解方法一：可将物体的运动分成两段进行求解 物体开始做匀加速运动位移为物体开始做匀加速运动位移为s s1 1，水平外力，水平外力F F做正功，做正功，f f做负功，做负功，mg,Nmg,N不做功；初始动能不做功；初始动能E Ek0k0=0=0，末动能，末动能E Ek1k1=mv=mv1 12 2/2./2.根据动能定理：根据动能定理：FsFs1 1-fs-fs1 1=mv=mv1 12 2/2-0/2-0, ,即即 FsFs1 1-umgs-umgs1 1=mv=mv1 12 2/2-0/2-0物体在物体在s s2 2段做匀减速运动，段做匀减速运动，f

18、 f做负功，做负功，mg,Nmg,N不做功；初动不做功；初动能能E Ek1k1=mv=mv1 12 2/2/2，末动能，末动能E Ek2k2=0=0根据动能定理：根据动能定理：-fs-fs2 2=0-mv=0-mv1 12 2/2/2，即即-umgs-umgs2 2=0-mv=0-mv1 12 2/2/2即即FsFs1 1-umgs-umgs1 1=umgs=umgs2 2所以所以s s2 2=(F-umg)s=(F-umg)s1 1/umg/umgN Nf fF FG GN Nf fG GN NG GS S1 1S S2 2方法二：从静止开始加速，然后减速为零，对全方法二：从静止开始加速，然

19、后减速为零，对全过程进行求解过程进行求解 设加速位移为设加速位移为s s1 1，减速位移为，减速位移为s s2 2；水平外力；水平外力F F在在s s1 1段段做正功，滑动摩擦力做正功，滑动摩擦力f f在（在（s s1 1+s+s2 2）段做负功，）段做负功，mg,Nmg,N不做功；不做功；初始动能为初始动能为E Ek0k0=0=0，末动能，末动能E Ek k=0=0在竖直方向上：在竖直方向上：N-mg=0N-mg=0；滑动摩擦力；滑动摩擦力 f=uNf=uN根据动能定理：根据动能定理：FsFs1 1-umg(s-umg(s1 1+s+s2 2)=0-0)=0-0得：得：s s2 2=(F-umg)s=(F-umg)s1 1/umg/umgN Nf fF FG GN Nf fG GN NG GS S1 1S S2 24.4.如图，在水平恒力如图，在水平恒力F F作用下，物体作用下，物体沿光滑曲面从高为沿光滑曲面从高为h h1 1的的A A处运动到高为处运动到高为h h2 2的的B B处，若在处，若在A A处的速度为处的速度为v vA A，B B处速处速度为度为v vB B，则，则ABAB的水平距离为多大？