高中物理（新人教必修二）：第七章 7《動能和動能定理》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 7 動能和動能定理 1 動能的表達(dá)式 運(yùn)動 1 動能 物體由于 而具有的能量 2 表達(dá)式 Ek 焦耳 J 3 動能的單位 動能的國際單位是 符號是 與功的單位相同 1J 1kg m2 s2 1N m 4 矢標(biāo)性 動能是 只有正值 標(biāo)量 2 動能定理 1 內(nèi)容 力在一個過程中對物體做的功 等于物體在這個 過程中 的變化 W表示物體所受合力做的功 或者物體所受外力對物體 做功的 動能 初動能 末動能 代數(shù)和 3 我國 神舟 號飛船返回艙的質(zhì)量約是3 103kg 返 回時進(jìn)入大氣層的速度約是8km s 它的動能約是 A 2 4 106J C B 1 92 1010JC 9 6 1010JD 0 4 一個25kg的小孩從高度為3m的滑梯頂端由靜止開始滑下 滑到底端時的速度為2m s 取g 10m s2 關(guān)于力對小 孩做的功 以下結(jié)果正確的是 A A 合外力做功50JC 重力做功500J B 阻力做功500JD 支持力做功50J 知識點(diǎn)1 動能 1 如果我們用手直接將子彈扔向目標(biāo) 殺傷力很小 而從槍口射出的子彈殺傷力很大 因為從槍口射出的子彈 很大 也很大 乒乓球從對面高速飛來 我們卻可以輕易抓住它 這是因為乒乓球的速度雖然很大 但 很小 故 也很小 如果是鉛球高速飛來 我們卻不敢去接它 這是因為鉛球的速度大而且 也較大 很大 可見 運(yùn)動物體的能量與物體的 和 都有關(guān) 速度 動能 質(zhì)量 動能 質(zhì)量 動能 速度 質(zhì)量 2 一輛汽車原來以10m s的速度向東運(yùn)動 經(jīng)過一段時間后速度變?yōu)?0m s并向西 則汽車原來的動能 填 大于 小于 或 等于 后來的動能 等于 3 一輛汽車的質(zhì)量是1000kg 現(xiàn)以速度10m s運(yùn)動 其動能為 經(jīng)過一段時間后 速度變?yōu)?0m s 其動 能為 5 104J 2 105J 1 動能是標(biāo)量 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) 2 動能是狀態(tài)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 3 物體的動能具有相對性 由于參考系不同 同一物體的瞬時速度有不同值 所以在同一時刻物體的動能也可以有不同值 一般地 物體的動能均是相對于地面而言的 例1 雙選 關(guān)于物體的動能 下列說法中正確的是 A 一個物體的動能可能小于零B 一個物體的動能與參考系的選取有關(guān)C 兩個質(zhì)量相同的物體 若動能相同 則物體的速度也一定相同D 兩個質(zhì)量相同的物體 若動能相同 但物體的速度不一定相同 答案 BD 觸類旁通 1 關(guān)于對動能的理解 下列說法錯誤的是 D A 凡是運(yùn)動的物體都具有動能B 動能總為正值C 一定質(zhì)量的物體 動能變化時 速度一定變化 但速度變化時 動能不一定變化D 動能不變的物體 一定處于平衡狀態(tài) 知識點(diǎn)2 動能定理 一物體在光滑的水平地面上 如圖7 7 1所示 現(xiàn)沿物體的運(yùn)動方向施加一個水平恒力F 在該力的作用下經(jīng)過位移l 物體的速度從v1變?yōu)関2 求這一過程中力F對物體做的功 圖7 7 1 推導(dǎo) 根據(jù)功的表達(dá)式 有W Fl根據(jù)牛頓第二定律 有F ma 2al 所以有W ma l 1 物理意義 動能定理揭示了合外力對物體所做的功與物體動能的變化之間的因果聯(lián)系和定量關(guān)系 定理表明 合外力對物體做了多少功 物體的動能就增加 減少 多少 合外力做正功 物體的動能增加 合外力做負(fù)功 物體的動能減少 2 動能定理的應(yīng)用 1 適用條件 動能定理既適用于直線運(yùn)動 也適用于曲線運(yùn)動 動能定理既適用于恒力做功 也適用于變力做功 2 優(yōu)越性 對于變力作用或曲線運(yùn)動 動能定理提供了一種計算變力做功的簡便方法 功的計算公式W Flcos 只能求恒力做的功 不能求變力做的功 但由于動能定理提供了物體的動能變化量 Ek與合外力對物體所做的功之間的等量代換關(guān)系 因此已知 或求出 物體動能的變化量 Ek Ek2 Ek1 就可以間接求得變力所做的功 與用牛頓運(yùn)動定律解題相比較 例2 如圖7 7 2所示 一個球從高出地面H處由靜止自由落下 忽略空氣阻力 落至地面后并深入地下h處停止 設(shè)球的質(zhì)量為m 則球在落入地面以下過程中受到的平均阻力是多少 圖7 7 2 觸類旁通 2 如圖7 7 3所示 在高為H的平臺上以初速度v0拋出一個質(zhì)量為m的小球 不計空氣阻力 當(dāng)它到達(dá)離拋出點(diǎn)的 圖7 7 3 豎直距離為h的B點(diǎn)時 小球的動能增量為 D 應(yīng)用動能定理解題的步驟 1 先取研究對象 明確并分析運(yùn)動過程 2 分析受力及各力做功的情況 求出總功 3 明確過程中始 末狀態(tài)的動能Ek1及Ek2 目潛在的條件 列輔助方程進(jìn)行求解 例3 以初速度v1豎直上拋一個質(zhì)量為m的物體 落回到拋出點(diǎn)的速度大小為v2 如果上升和下降過程中物體受到的空氣阻力大小恒定 求物體能上升的最大高度 觸類旁通 3 一個質(zhì)量為m的小球 用長為l的輕繩懸掛于O點(diǎn) 小球在水平拉力F的作用下 從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動到 Q點(diǎn) 如圖7 7 4所示 則拉力F所做的功為 C A mglcos B B Flcos C mgl 1 cos D mglcos 解析 題中 很緩慢地移動 的隱含條件是速度大小不變 由動能定理有WF mgl 1 cos 0 WF mgl 1 cos 圖7 7 4 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