高中物理7.7　動(dòng)能和動(dòng)能定理課件（人教必修2）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第七節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 明確動(dòng)能的表達(dá)式及其含義 2 會(huì)用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律推導(dǎo)出動(dòng)能定理 3 理解動(dòng)能定理及其含義 并能利用動(dòng)能定理解決有關(guān)問(wèn)題 重點(diǎn)難點(diǎn) 對(duì)動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第七節(jié) 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 運(yùn)動(dòng) 瞬時(shí) 3 動(dòng)能的單位 1 國(guó)際單位是 符號(hào)為 與功的單位相同 2 1J 1kg m2 s2 1N m注意 能量有多種形式 動(dòng)能是其中一種 動(dòng)能與其他形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化 焦耳 J 動(dòng)能 初動(dòng)能 末動(dòng)能 代數(shù)和 3 適用范圍 1 動(dòng)能定理既適用于求恒力做功 也適用于求 做功 2 動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng) 也適用于 運(yùn)動(dòng) 注意 動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間 應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí) 只需要考慮運(yùn)動(dòng)過(guò)程中初末狀態(tài)動(dòng)能的變化量即可 因此應(yīng)用動(dòng)能定理處理問(wèn)題有時(shí)比較方便 變力 曲線 核心要點(diǎn)突破 一 對(duì)動(dòng)能概念的進(jìn)一步理解1 動(dòng)能是標(biāo)量 只有大小沒(méi)有方向 動(dòng)能沒(méi)有負(fù)值 與物體的速度方向無(wú)關(guān) 2 動(dòng)能是狀態(tài)量 具有瞬時(shí)性 物體在某一狀態(tài)的動(dòng)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(dòng)能具有相對(duì)性 由于對(duì)不同的參考系 同一物體的瞬時(shí)速度有不同值 所以在同一狀態(tài)下物體的動(dòng)能也有不同值 一般地如無(wú)特別說(shuō)明 物體的動(dòng)能均是相對(duì)于地面的 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A 動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式 凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B 動(dòng)能總為正值C 一定質(zhì)量的物體 動(dòng)能變化時(shí) 速度一定變化 但速度變化時(shí) 動(dòng)能不一定變化D 動(dòng)能不變的物體 一定處于平衡狀態(tài)答案 D 二 對(duì)動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用1 物理意義動(dòng)能定理揭示了物體動(dòng)能的變化是通過(guò)外力做功的過(guò)程 即力對(duì)空間的積累 來(lái)實(shí)現(xiàn)的 并且通過(guò)功來(lái)量度 即外力對(duì)物體做的總功對(duì)應(yīng)著物體動(dòng)能的變化 若合力做正功 物體動(dòng)能增加 其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 若合力做負(fù)功 物體動(dòng)能減少 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 動(dòng)能定理的表達(dá)式中等號(hào)的意義是一種因果關(guān)系 表明了數(shù)值上是相等的 并不意味著 功就是動(dòng)能增量 也不是 功轉(zhuǎn)變成動(dòng)能 而是 功引起物體動(dòng)能的變化 2 應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1 動(dòng)能定理是標(biāo)量式 式中的v是相對(duì)于同一參考系 一般指相對(duì)于地面 2 對(duì)單一物體的單一過(guò)程 W指合外力做的功 若對(duì)某一過(guò)程的不同階段 物體受力情況發(fā)生變化 則W應(yīng)是所有外力所做的總功 即各力做功的代數(shù)和 3 若研究對(duì)象是由兩個(gè)以上的物體組成的系統(tǒng) 則對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)講 W還應(yīng)包括系統(tǒng)內(nèi)力做功 這種情況下 Ek2 Ek1為整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)能的變化 4 該式不僅適用于恒力做功 也適用于變力做功 5 該式不僅適用于直線運(yùn)動(dòng) 也適用于曲線運(yùn)動(dòng) 3 動(dòng)能定理的應(yīng)用步驟 1 明確研究對(duì)象及所研究的物理過(guò)程 2 對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析 并確定各力所做的功 求出這些力的功的代數(shù)和 3 確定始 末態(tài)的動(dòng)能 未知量用符號(hào)表示 根據(jù)動(dòng)能定理列出方程W總 Ek2 Ek1 4 求解方程 分析結(jié)果 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 一質(zhì)量為m的滑塊 以速度v在光滑水平面上向左滑行 從某一時(shí)刻起 在滑塊上作用一向右的水平力 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后 滑塊的速度變?yōu)?2v 方向與原來(lái)相反 在這段時(shí)間內(nèi) 水平力所做的功為 課堂互動(dòng)講練 一質(zhì)量為m的小球 用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn) 小球在水平力F作用下 從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn) 如圖7 7 1所示 則力F所做的功為 圖7 7 1 A mglcos B Flsin C mgl 1 cos D Flcos 思路點(diǎn)撥 因?yàn)槭且痪徛^(guò)程 故小球時(shí)刻處于平衡狀態(tài) 所以力F為一變力 無(wú)法利用功的定義式求解 但可應(yīng)用動(dòng)能定理求解 精講精析 由動(dòng)能定理得WF WG 0又WG mgl 1 cos 所以WF mgl 1 cos C正確 答案 C 方法總結(jié) 利用動(dòng)能定理求變力做的功時(shí) 可先把變力的功用字母W表示出來(lái) 再結(jié)合物體動(dòng)能的變化進(jìn)行求解 變式訓(xùn)練1 2011年高考江蘇卷 如圖7 7 2所示 演員正在進(jìn)行雜技表演 由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過(guò)程中對(duì)雞蛋所做的功最接近于 圖7 7 2 A 0 3JB 3JC 30JD 300J解析 選A 由生活常識(shí)及題圖知 一只雞蛋的質(zhì)量接近0 05kg 上拋高度在0 6m左右 則人對(duì)雞蛋做的功W mgh 0 3J 故A對(duì) B C D錯(cuò) 將質(zhì)量m 2kg的金屬小球從離地面H 2m的高處由靜止釋放 落入泥潭并陷入泥中h 5cm深處 不計(jì)空氣阻力 g取10m s2 求泥潭對(duì)金屬小球的平均阻力大小 圖7 7 3 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn) 1 明確小球的運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段 2 分析小球在兩個(gè)階段的受力情況 3 優(yōu)先選用動(dòng)能定理解答本題 答案 820N 方法總結(jié) 從本例提供的三種解法可以看出 在不涉及加速度和時(shí)間的問(wèn)題中 應(yīng)用動(dòng)能定理求解比應(yīng)用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解簡(jiǎn)單得多 而對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理 則往往要比分段應(yīng)用動(dòng)能定理顯得更為簡(jiǎn)捷 因此在應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理時(shí)優(yōu)先選用動(dòng)能定理 變式訓(xùn)練2以初速度v1豎直上拋一個(gè)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(guò)程中受到的空氣阻力大小恒定 求物體能上升的最大高度 如圖7 7 4所示 斜面足夠長(zhǎng) 其傾角為 質(zhì)量為m的滑塊 距擋板P為x0 以初速度v0沿斜面上滑 滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力 若滑塊每次與擋板相碰均無(wú)機(jī)械能損失 求滑塊在斜面上經(jīng)過(guò)的總路程為多少 圖7 7 4 自主解答 滑塊在滑動(dòng)過(guò)程中 要克服摩擦力做功 其機(jī)械能不斷減少 又因?yàn)榛瑝K所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力 所以最終會(huì)停在斜面底端 在整個(gè)過(guò)程中 受重力 摩擦力和斜面的支持力作用 其中支持力不做功 設(shè)其經(jīng)過(guò)的總路程為L(zhǎng) 對(duì)全過(guò)程 由動(dòng)能定理得 方法總結(jié) 利用整體法解題時(shí) 要特別注意各種力做功的特點(diǎn) 正確表示每個(gè)力在整個(gè)過(guò)程中做的功 例如 重力做功與實(shí)際過(guò)程無(wú)關(guān) 只要知道初 末狀態(tài)的高度差即可 滑動(dòng)摩擦力做功的絕對(duì)值等于摩擦力的大小與路程的乘積 變式訓(xùn)練3如圖7 7 5所示 AB與CD為兩個(gè)對(duì)稱斜面 其上部足夠長(zhǎng) 下部分別與一個(gè)光滑的圓弧面的兩端相切 圓弧圓心角為120 半徑R為2 0m 一個(gè)物體在離弧底E高度為h 3 0m處 以初速度4 0m s沿斜面運(yùn)動(dòng) 若物體與兩斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 02 則物體在兩斜面上 不包括圓弧部分 一共能走多長(zhǎng)路程 g取10m s2 圖7 7 5 解析 設(shè)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總路程為s 則摩擦力所做的總功為 mgscos60 末狀態(tài)選為B 或C 此時(shí)物體速度為零 對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理得 答案 280m 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全