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文档简介
第二节动能定理主讲人:张明明山东省滕州市中等职业教育中心学校水车利用的是什么能量?它为什么能将水提升到高处?主要内容动能动能定理1201PART01动能一、动能动能的大小跟哪些因素有关呢?初中物理中已经学过,如果一个物体能够对外界做功,就说这个物体具有能量。物体由于运动而具有的能量,称为动能。
【观察与体验】
研究动能与物体质量、速度的关系一、动能
1.保持小车的质量不变,改变小车的速度
【观察与体验】
研究动能与物体质量、速度的关系一、动能
2.保持小车的速度不变,改变小车的质量
【思考与讨论】
与本学习小组的同学讨论,通过比较
s1和
s2可以发现,小车的质量相同时,下滑的初始位置越高,滑到底端时的速度越
,把木块推得越
,对木块做功越
,说明小车做功前的动能越
;
比较
s1和
s3可以发现,当小车从相同的高度滑下,滑到底端的速度相同时,质量越大的小车把木块推得越
,对木块做的功越
,说明小车做功前的动能越
。一、动能
比较法是确定研究对象之间差异点和共同点的思维方法,是物理学研究中常用的一种方法。在上面的实验中,对每一种影响动能大小因素的研究都采用了比较法。【思维与方法】
比较法一、动能
客观世界是千姿百态的,是相互区别,又相互联系的。人类要认识客观世界,就要比较、鉴别那些表面相似而本质不同的物理现象和过程,将它们区别开来,才能抽象出清晰的物理概念,发现规律。
通过大量精确的实验,人们归纳出:一个质量为
m,速度为v的物体,它的动能等于物体的质量与速度二次方乘积的一半。用
Ek表示动能,则有一、动能
动能是标量,它的国际单位制单位是J(焦)。
示例1
一个质量为60kg的人以10m/s的速度奔跑,一颗质量为0.010kg的子弹以800m/s的速度射出。人和子弹相比,哪一个的动能大?一、动能
解
根据动能的定义式,人的动能是
子弹的动能是
通过比较可知,这颗射出的子弹比高速奔跑的人的动能大。02PART01动能定理
从功和能的角度研究此过程,可发现合外力对物体做的功,使物体的动能发生了变化,即合外力做的功等于物体动能的增量,这个结论称为动能定理。
如果一个质量为
m,初速度为v1的物体,受到合外力
F合
的作用,并在力的方向上产生了一个位移
s,而物体的末速度变为v2。二、动能定理
运用牛顿第二定律和匀变速直线运动的位移公式,通过数学推导,可以演绎出
示例2
在一次汽车制动性能的测试中,假设汽车制动时的阻力不变,以不同速度行驶的汽车,制动后所经过的距离如下表所示。二、动能定理汽车制动前的速率
v/(
km·h-1)制动距离
s/m101204401660?
请根据表中的数据,分析以下问题:
(1)为什么汽车的速度越大,制动的距离越长?二、动能定理
(2)让汽车载上3名乘客,再做同样的测试,结果发现制动距离增加了。试分析原因。
(3)设汽车(没有乘客)在以60km/h的速度行驶的时候制动,在表中填上制动距离的近似值,说明分析的依据和过程。
解
(1)以汽车为研究对象。在制动过程中,汽车所受的合外力就是阻力Ff,汽车的位移为s。
二、动能定理
阻力对汽车做负功,汽车制动后的末速度为零。由动能定理可知
(2)载上3名乘客的汽车,质量增加了。在汽车初速度相同的情况下,汽车的初动能增加了,同理可知,汽车的制动距离也会增加。二、动能定理
(3)由于不知道汽车的质量及其制动过程中的阻力大小,所以不能直接求解。通过分析动能定理公式和表中的数据发现,制动距离与汽车初速度的平方成正比,因此可以得出,当汽车的初速度为
60km/h时,制动距离应是
36m。正是因为车辆的动能越大,它停下来需要的制动距离越长,所以在公路上,尤其是在高速公路上,设置了很多限制车速的标志牌。由于小型车辆的质量较小,因此高速公路上最高限制速度一般是120km/h;而由于货车、客车等中、大型车辆的质量较大,因此对它们的最高限制速度一般是100km/h。二、动能定理
司机在公路(尤其是高速公路)上开车时,一定要时刻注意与前面的车辆保持适当的距离,防止发生追尾事故。为此交通部门还在高速公路两侧设置了很多车距确认标志牌,提醒司机与前车保持安全距离。二、动能定理
水车一般都建在河边,利用流动的河水对水车做功,使水车的动能增加。水车获得了动能,即可对舀起的河水做功,将其运送到高处。二、动能定理
右图为上海市东海大桥100MW风电场正在整体吊装一台巨型风力发电机。正在吊装的风力发电机上每一
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