第1节动能的改变

第1节动能的改变第2章能的转化与守恒1.理解什么是动能，知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算。2.通过实验，探究恒力做功与动能变化的关系。3.理解动能定理的内容与表达式，能从理论上推导动能定理，会用动能定理解决实际问题。流动的水可以做功龙卷风具有巨大的能量，破坏性极强，能拔起大树、掀翻汽车，甚至摧毁房屋。一、动能1.定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。2.动能的大小：大家先猜想一下，动能的大小与哪些因素有关呢？如何来证明你的猜想呢？小实验H

vh做功的本领动能m相同H(v)相同mh做功的本领动能结论一:物体的速度越大,动能越大。结论二:物体的质量越大,动能越大。低高大小大小大小

大小小大小小大小大大H：小球开始下落的高度h：被碰小球弹起的高度结论：动能的大小，与运动物体的质量和速度有关，物体的质量m越大、运动速度v越大，动能就越大。物体的动能表示为EK=mv2动能是标量：(1)它的单位与功的单位相同，都是J，（2）动能是个状态量——与瞬时速度相应，（3）动能具有相对性——以地面为参考系。二、恒力做功与动能改变的关系若外力对物体做功，物体的动能会增加吗？物体对外做功动能会减少吗？做功与动能的改变有什么关系呢？实验设计1.实验需要测量哪些物理量？2.有哪几个物理量很难测量？3.怎样设计一个最简单的实验来进行研究？实验探究研究物体在恒力做功情况下，动能的改变与重力做功的关系。打点计时器、低压交流电源、铁架台、纸带、复写纸、重物、刻度尺【实验器材】【实验装置】～低压交流电源如右图【实验方法】

分别测定物体自由下落h时的初、末速度v1和v2，通过比较重力做功WG和动能变化得出外力做功与物体动能变化的关系。请同学们先自己思考一下实验步骤。【实验步骤】（1）把打点计时器安装在铁架台上(竖直架稳)，连接好电源；（2）把纸带一端固定在重锤上，另一端穿过计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近

(使纸带能顺利通过限位孔)；（3）接通电源，待打点计时器打点稳定后，松开纸带，让重锤自由下落；（4）重复3次，挑选打点清晰的纸带;WG=mg（s2+s3+s4+s5)结论：在误差允许的范围内，重力做的功等于动能变化量。bcdefb点到e点过程中重力做的功：b点到e点过程中小球动能的变化量：aVb=(s1+s2)/2TVe=(s5+s6)/2T△EK=mve2-mvb2【数据处理】重物和纸带下落过程受到空气的阻力和纸带与打点计时器间的摩擦，测量重锤下落的高度（选取的各点要离起点远一些）和计算瞬时速度时带来的误差；竖直固定打点计时器，适当增加重锤的质量来减少误差，多次测量（用刻度尺）求平均值以减少误差。【注意事项】有哪些因素可能影响实验结果？你是否可以设计出其他实验方法？思考只要设计出一种简单的直线运动，即可推出同样的结论。mgFfV1理论推导设小球的质量为m，竖直向下的初速度为v1，除重力外，还受一与运动方向相反的阻力Ff,下落一段距离H后，速度变为v2，运用牛顿第二定律和匀变速运动规律，推导出恒力对物体做功与动能改变量的关系。结论：合力做的功等于动能变化量a三、动能定理1.内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的改变量。2.表达式：Fs=mv22-mv12

或

W外=EK2－EK1=△EK对动能定理的理解：a．对合力对物体做功的理解W合＝F合·s既适用于恒力做功，也适用于变力做功。①②W合＝W1+W2+…＝F1·s+F2·s+…既适用于直线运动，也适用于曲线运动。b．适用范围既适用于单个物体，也适用于一个系统。一般常适用于单个物体。c．对定理中“变化”一词的理解①W合＞0，Ek2__Ek1，△

Ek——0；d.是一种求功的方法。②W合＜0，Ek2__Ek1，△

Ek——0。＞＞＜＜合外力做功是物体动能变化的原因gkxx精品课件例1.如图所示，质量为m的物体，在水平恒力F的作用下，由静止开始前进s1后撤去F，物体与水平面的摩擦力为f，物体从开始到最终停止运动的位移是多少？123s1s方法一：分段法解：设撤去外力时物体的速度为v，物体的总位移为s。根据动能定理，物体从状态1至状态2过程，有（F－f）s1=mv2/2－0①物体从状态2至状态3过程，有－f(s

－s1）=0－mv2/2②联立①②得Fs1－fs=0。即s=Fs1/f方法二：整体法解：全程运用动能定理列方程：

Fs1－fs=0

得s=Fs1/f例2.一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝5.3×102ｍ时，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量的0.02倍(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力.（取s=10m/s2）F1F2V解：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WＧ＝０，W支＝０，W牵＝F1s，W阻＝－kmgs。据动能定理得W牵-W阻=mv2-0，代入数据解得F1=1.8×104N。例3：一辆汽车以v1=60km/h的速度行驶，司机突然发现在前方约s=30m处有一包东西，马上紧急刹车。设司机的反应时间t1=0.75s,刹车汽车与地面间的动摩擦因数µ=O.75,求汽车到达这包东西所在处的速度.解:根据题意，汽车在t1=0.75s内的位移所以从开始刹车处到到达这包东西的位移所以汽车到达这包东西所在处的速度v2由动能定理得1.关于做功和物体动能变化的关系,不正确的是()。A.只有动力对物体做功，物体的动能增加B.只有物体克服阻力做功，它的动能减少C.外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差D.动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化D2.平直公路上,汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到某一值时，立即关闭发动机后滑行至停止，其v-t图像如图所示.汽车牵引力为F，运动过程中所受的摩擦阻力恒为f，全过程中牵引力所做的功为W1，克服摩擦阻力所做的功为W2，则下列关系中正确的是()。A.F:f=1:3B.F:f=4:1C.W1:W2=1:1D.W1:W2=1:3BC3.（2012·株洲高一检测）一个小球从高处自由落下，则球在下落过程中的动能()。A.与它下落的距离成正比B.与它下落距离的平方成正比C.与它运动的时间成正比D.与它运动时间的平方成正比AD4.下列说法正确的是（）。A.合力对物体做的功越多，物体的动能就越大B.外力对物体做功的代数和等于物体末动能与初动能之差C.物体运动过程中所受的合力不为零，则它的动能一定变化D.物体运动过程中所受的合力不为零，则它的速度一定变化BD5．(2012济南高一检测)如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则(

)A．重力对两物体做的功相同B．重力的平均功率相同C．到达底端时重力的瞬时功率PA<PBD．到达底端时两物体的动能相同，速度相同AC6.物体从高出地面H处自由落下，不计空气阻力，落至地面掉入沙坑h处停止，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？Hh解法一：分段法自开始下落至与沙坑接触前：由动能定理mgH=mv2/2－0⑴接触沙坑至静止：由动能定理

（mg－F）h=0－mV2/2⑵联立得：F/mg=（H＋h）/h解法二：整体法从开始下落至最终静止：mg（H＋h）－Fh=0解得：F/mg=（H＋h）/h1.动能:物体由于运动而具有的能。2.动能定理:

合外力对物体做的总功，等