8.3 动能定理-2021-2022学年高一物理期末重难复习课件（人教版2019必修第二册）

1、第八章 机械能守恒定律8.3 动能和动能定理回顾：在初中我们学习过动能，物体的动能大小与什么因素有关呢？汽车在发动机推力的作用下速度越来越大，动能增加。这种情况下发动机的牵引力对物体做了功。铁球在重力的作用下速度越来越大，动能增加。这种情况下重力对物体做了功。舰载机在阻拦绳和其它阻力的作用下速度越来越小，动能减小。这种情况下阻拦绳和其它阻力也对物体做了功。功与能量的转化紧密相连1. WG mgh1 mgh2 = -EP EpG1EpG2从高到低，重力做正功，重力势能减小； 从低到高，重力做负功，重力势能增加。 弹力做正功，弹性势能减小； 弹力做负功，弹性势能增加。 Epx1Epx22. W弹=

2、 = -EP 复习回顾功与能量的转化紧密相连 大量实例说明，物体动能的变化和力对物体做的功密切相关。因此，研究物体的动能离不开对力做功的分析。这与研究重力势能的思路是一致的。重力做功对应于重力势能的变化；那么动能变化和什么力做功有关？弹力做功对应于弹性势能的变化。一、动能的表达式【问题1】质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2。在这个过程中，恒力（合外力）F做的功W=Fl，根据牛顿第二定律，有：F = ma再根据匀变速直线运动的速度与位移的关系式，有：把F、l的表达式代入W=Fl中，可得F做的功：一、动能的表达式【问题2】质量为

3、m的某物体在粗糙水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2。ff再根据匀变速直线运动的速度与位移的关系式，有：把F、f、l的表达式代入W=(F-f )l中，可得合外力做的功：在这个过程中，合外力 F-f 做的功W=(F-f )l，根据牛顿第二定律，有：F-f = ma初态和末态的表达式均为“ ”，这个“ ”代表什么？情景1情景2fFNGFNG一、动能的表达式一、动能的表达式把F、l的表达式代入W=Fl中，可得F做的功：与物体的质量和速度有关，角标“2”表示为末态物体的某个量。与物体的质量和速度有关，角标“1”表示为初态物体的某个量。与物体的质量和速度均成

4、正相关，与我们想寻找的动能这个物理量相符合。把F、f、l的表达式代入W=(F-f )l中，可得合外力做的功：光滑：粗糙：一、动能的表达式在物理学中，就将定义为物体的动能（kinetic energy）。用符号EK来表示动能。动能是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳（J）。1 kg（m/s） 1 Nm 1 J2把F、l的表达式代入W=Fl中，可得F做的功：把F、f、l的表达式代入W=(F-f )l中，可得合外力做的功：光滑：粗糙：动能:1. 概念：物体由于运动而具有的能量。 对于质量一定的物体1速度变化，动能是否一定变化？2动能变化，速度是否一定变化？ 二、动能2. 大小：Ek

5、=mv2/2 3. 单位：焦耳（J） 4. 动能是标量，是状态量。 上述结论的推导是在恒力做功、直线运动过程中得出的，若做功过程对应一个曲线运动的路径，该结论还成立吗？GO简化AB 1J=1kgm2/s2 VT纷繁复杂的物理现象背后隐藏着简单的规律二、动能情景1情景2ffFNGFNGGOABT情景31. 动能定理：合外力在一个过程中对物体所做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化。2. 表达式：合力做的功末态的动能初态的动能三、动能定理theorem of kinetic energy(1) 因果关系：前因后果；(2)数量关系：功能互求；(3)同一性：位移l 与速度v 相对同一参考系，通常选地

6、面。 W0， Ek2_ Ek1 ， Ek 0 W0， Ek2_ Ek1 ， Ek 03. 理解：WG mgh1 mgh2 = -EP Ep1Ep2功与能量的转化紧密相连重力做正功，重力势能减小； 重力做负功，重力势能增加。 弹力做正功，弹性势能减小； 弹力做负功，弹性势能增加。 Ep1Ep2W弹= = -EP Ek2Ek1W合= = Ek 合力做正功，动能增加； 合力做负功，动能减小。 三、动能定理三、动能定理 思考与讨论：动能定理是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下得到的，动能定理是否能适用于变力、曲线运动？当物体受变力作用，或做曲线运动时，我们可以采用把整个过程分成许多小段，认为物体

7、在每小段运动中受到的是恒力，运动的轨迹是直线，把这些小段中力做的功相加，这样也能得到动能定理。三、动能定理说明：凡是与位移相关，不涉及物体运动过程中的加速度和时间，用动能定理处理比较方便。四、动能定理的应用对于一个可以用动能定理解决的问题需要从四个步骤来分析:1.确定研究对象（系统）2.受力分析-求总功W3.运动过程分析确定对应过程的初末运动状态v、v;即找对应的初、末动能4.据动能定理列方程求解【例题 1】一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移 l 达到 2.5103m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重

8、力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。F牵f 阻lxov四、动能定理的应用【例题 1】一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移 l 达到 2.5103m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。F牵f 阻lxov解： 以飞机为研究对象， 设飞机滑跑的方向为x轴正方向。飞机的初动能Ek10，末动能： ，合力 F 做的功：根据动能定理： ,有：由于 ，把数值代入后得到：四、动能定理的应用【例题 1】一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0

9、104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移 l 达到 2.5103m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。F牵f 阻lxov 从这个例题可以看出，动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它处理问题常常比较方便。 在应用动能定理时还应该注意到，力对物体做的功可以为正值，也可以为负值。合力做正功时，物体的动能增加；合力做负功时，物体的动能减少。四、动能定理的应用【例题2】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均

10、为320N，方向都与竖直方向成37，重物离开地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg，g取10m/s2，cos370.8。求：（1）重物刚落地时的速度是多大？（2）重物对地面的平均冲击力是多大？四、动能定理的应用解：（1）两根绳子对重物的合力：（2）由E到F的过程中，应用动能定理可得：重物落地时的速度大小为2.5 /s，对地面的平均冲击力的大小为8.3 103 。F合 2Fcos 3723200.8N512N由A至E的过程中，应用动能定理可得：四、动能定理的应用解：练习与应用1. 改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下，汽

11、车的动能各是原来的几倍？A质量不变，速度增大到原来的2倍 B速度不变，质量增大到原来的2倍 C质量减半，速度增大到原来的4倍 D速度减半，质量增大到原来的4倍动能：解：2. 把一辆汽车的速度从10 km/h加速到20 km/h，或者从50 km/h 加速到60 km/h，哪种情况做的功比较多？通过计算说明。所以第二种情况做的功较多。练习与应用解：3. 质量为8 g的子弹，以300 m/s的速度射入厚度为5cm 的固定木板，射穿后的速度是100 m/s。子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大？练习与应用解：4. 我们曾在第四章中用牛顿运动定律解答过一个问题：民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与底面的斜面，若斜面高3.2 m，斜面长6.5 m，