高中物理（新人教必修二）：7.7《動能和動能定理》2

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歡迎進(jìn)入物理課堂 7動能和動能定理 1 理解動能的概念 會用動能的定義式進(jìn)行計(jì)算 2 理解動能定理 知道動能定理的適用條件 會用動能定理進(jìn)行計(jì)算 3 理解動能定理的推導(dǎo)過程 4 會用動能定理解決力學(xué)問題 知道用動能定理解題的步驟 運(yùn)動 功 J 4 物理量特點(diǎn) 1 動能是量 具有瞬時性 物體在某一狀態(tài)的動能由物體的質(zhì)量和該狀態(tài)下物體的速度共同決定 2 物體的動能具有 由于對不同的參考系 同一物體的瞬時速度有不同值 所以在同一狀態(tài)下物體的動能也有不同值 一般地如無特別說明 物體的動能均是的 3 動能是 只有大小沒有方向 動能沒有負(fù)值 與物體的速度方向無關(guān) 溫馨提示同一物體 其速度變化 動能不一定變化 但動能變化了 其速度一定變化 狀態(tài) 相對性 相對地面 標(biāo)量 二 動能定理 動能定理的推導(dǎo) 1 建立情景 圖7 7 1如圖7 7 1所示 光滑水平面上質(zhì)量為m的物體 在恒力F作用下 經(jīng)位移l后 速度由v1增加到v2 Fl ma 動能的變化 Ek2 Ek1 合力做的功 代數(shù)和 動能增加 動能減少 恒力 直線 變力 曲線 溫馨提示動能定理的適用范圍極廣 一般高中階段的實(shí)際問題可認(rèn)為都適用于動能定理 一 對動能定理的理解 物理意義 1 動能定理指出了外力對物體所做的總功與物體動能變化之間的關(guān)系 即外力對物體所做的總功 對應(yīng)于物體動能的變化 變化的大小由做功的多少來量度 2 合外力做正功 即W 0 Ek 0 物體動能增加 合外力做負(fù)功 即W 0 Ek 0 物體動能減少 合外力不做功 Ek 0 物體的動能不變 二 動能定理的應(yīng)用與優(yōu)越性 動能定理與牛頓定律解題的比較 兩種思路對比可以看出應(yīng)用動能定理解題不涉及加速度 時間 不涉及矢量運(yùn)算 運(yùn)算簡單不易出錯 應(yīng)用動能定理的優(yōu)越性 1 物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中 物體的運(yùn)動性質(zhì) 運(yùn)動軌跡 做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮 使分析簡化 2 應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律時 涉及的有關(guān)物理量比較多 對運(yùn)動過程中的細(xì)節(jié)也要仔細(xì)研究 而應(yīng)用動能定理只考慮合外力做功和初 末兩個狀態(tài)的動能 并且可以把不同的運(yùn)動過程合并為一個全過程來處理 3 一般情況下 由牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律能夠求解的問題 用動能定理也可以求解 并且更為簡捷 應(yīng)用動能定理解題的基本步驟 1 確定研究對象和研究過程 2 對研究對象的每個運(yùn)動過程進(jìn)行受力分析 3 確定出研究對象在研究過程中合外力做的功和初 末狀態(tài)的動能 4 由動能定理列出方程 求出結(jié)果 5 對結(jié)果進(jìn)行分析和討論 教材資料分析思考與討論 教材P74 點(diǎn)撥由于阻力做負(fù)功 汽車的動能減小 轉(zhuǎn)化為汽車和地面的內(nèi)能 典例1 起重機(jī)鋼索將質(zhì)量m 1 0 103kg的物體以a 2m s2的加速度豎直向上提升了5m 鋼索對物體的拉力做的功為多少 物體的動能增加了多少 g取10m s2 解析由動能定理得 物體動能的增加量 Ek mah 1 0 103 2 5J 1 0 104J由動能定理還可以得W拉 WG Ek 所以拉力做的功W拉 Ek WG Ek mgh 1 0 104 1 0 103 10 5 J 6 0 104J 答案6 0 104J1 0 104J 動能定理的理解 借題發(fā)揮動能增加量可以通過兩種途徑求得 1 直接用公式 Ek Ek2 Ek1求 2 用動能定理 Ek W合求 變式1 某人從一樓勻速率上到三樓的過程中 下列說法正確的是 A 地板對人的支持力做的功等于人的重力勢能的增加B 地板對人的支持力做的功等于人的動能的增加C 地板對人的支持力做的功為零D 人克服重力做的功等于其重力勢能的增加 解析由功的定義知 做功的兩個因素是力和沿力方向上的位移 當(dāng)人走路過程中 腳站在地面上 有支持力 但無位移 而當(dāng)人走動 腳離開地面 有位移卻無支持力 所以地板對人的支持力不做功 而克服重力做的功等于其重力勢能的增加 選項(xiàng)C D正確 答案CD 典例2 一輛汽車以v1 6m s的速度沿水平路面行駛時 急剎車后能滑行s1 3 6m 如果以v2 8m s的速度行駛 在同樣路面上急剎車后滑行的距離s2應(yīng)為 A 6 4mB 5 6mC 7 2mD 10 8m 動能定理的簡單應(yīng)用 借題發(fā)揮對恒力作用下的運(yùn)動 可以考慮用牛頓運(yùn)動定律分析 但在涉及力 位移 速度時 應(yīng)優(yōu)先考慮用動能定理分析 一般來說 動能定理不需要考慮中間過程 比牛頓運(yùn)動定律要簡單一些 變式2 一個質(zhì)量為0 3kg的彈性小球 在光滑水平面上以6m s的速度垂直撞到墻上 碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動 反彈后的速度大小與碰撞前相同 則碰撞前后小球速度變化量的大小 v和碰撞過程中墻對小球做功的大小W為 A v 0B v 12m sC W 0D W 10 8J 解析速度是矢量 速度的變化也是矢量 反彈后小球的速度與碰前速度等值反向 則速度變化量為 v v v 2v 設(shè)碰前速度方向?yàn)檎?其大小為 v 12m s 故B正確 反彈前后小球的動能沒有變化 即 Ek 0 根據(jù)動能定理 物體受合外力做功等于物體動能的變化 即W Ek 0 故C正確 答案BC 應(yīng)用動能定理求變力的功 借題發(fā)揮物體在下滑過程中受到的彈力在發(fā)生變化 即使物體與曲面間的動摩擦因數(shù) 各處是一樣的 物體受到的摩擦力也是變力 求變力做的功時 無法應(yīng)用W Fl求解 只能把變力做的功用符號W表示 應(yīng)用動能定理求解 這是求變力做功的方法之一 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全