2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 4 課時(shí)1 動(dòng)能 動(dòng)能定理課件 教科版必修2.ppt

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1、課時(shí)1動(dòng)能動(dòng)能定理,第四章4動(dòng)能動(dòng)能定理,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道動(dòng)能的符號(hào)、單位和表達(dá)式，會(huì)根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能. 2.能運(yùn)用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出動(dòng)能定理，理解動(dòng)能定理的物理意義. 3.能應(yīng)用動(dòng)能定理解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、動(dòng)能 1.定義：物體由于 而具有的能. 2.表達(dá)式：Ek_____. 3.單位：與 的單位相同，國(guó)際單位為 ，符號(hào)為 . 4.動(dòng)能是 量，只有 沒(méi)有方向.,運(yùn)動(dòng),J,大小,焦耳,標(biāo),功,二、動(dòng)能定理 1.內(nèi)容：合外力所做的功等于物體

2、 . 2.表達(dá)式：W ____________. 3.適用范圍：既適用于 做功，也適用于 做功；既適用于 運(yùn)動(dòng)，也適用于 運(yùn)動(dòng).,動(dòng)能的變化,恒力,直線,變力,曲線,Ek,1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)速度大的物體動(dòng)能也大.( ) (2)某物體的速度加倍，它的動(dòng)能也加倍.( ) (3)兩質(zhì)量相同的物體，動(dòng)能相同，速度一定相同.( ) (4)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，速度改變，動(dòng)能不變.( ) (5)合外力做功不等于零，物體的動(dòng)能一定變化.( ) (6)物體的速度發(fā)生變化，合外力做功一定不等于零.( ) (7)物體的動(dòng)能增加，合外力做正功.( ),即學(xué)即用,,,,,答案,,,

3、,2.一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的球在光滑水平面上以5 m/s 的速度勻速運(yùn)動(dòng)，與豎直墻壁碰撞以后以原速率被彈回，若以初速度方向?yàn)檎较?，則小球碰墻前后速度的變化為_(kāi)_______，動(dòng)能的變化為_(kāi)_.,答案,10 m/s,0,重點(diǎn)探究,,圖1,答案,一、動(dòng)能合外力做功和物體動(dòng)能的變化,答案,如圖1所示，光滑水平面上質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下向前運(yùn)動(dòng)了一段距離x，速度由v1增加到v2. (1)求出力F對(duì)物體做功的表達(dá)式.,導(dǎo)學(xué)探究,(2)類比重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系，力F做功是否也引起了某種形式的能量的變化？,答案,答案WGmgh1mgh2的含義是重力對(duì)物體所做的功等于物體重力勢(shì)能的變化

4、.類比可知力F所做的功也可能等于某個(gè)能量的變化.我們把 mv2表示的能量叫做動(dòng)能.,1.對(duì)動(dòng)能的理解 (1)動(dòng)能是標(biāo)量，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，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(或某一時(shí)刻的速度)相對(duì)應(yīng). (3)動(dòng)能具有相對(duì)性，選取不同的參考系，物體的速度不同，動(dòng)能也不同，一般以地面為參考系. 2.動(dòng)能變化量Ek 物體動(dòng)能的變化量是末動(dòng)能與初動(dòng)能之差，即Ek ，若Ek 0，則表示物體的動(dòng)能增加，若Ek<0，則表示物體的動(dòng)能減少.,知識(shí)深化,3.對(duì)動(dòng)能定理的理解 (1)表達(dá)式WEk2Ek1 Ek2 表示這個(gè)過(guò)程的末動(dòng)能； Ek1 表示這個(gè)過(guò)程的初動(dòng)能.

5、 W表示這個(gè)過(guò)程中合力做的功，它等于各力做功的代數(shù)和. (2)物理意義：動(dòng)能定理指出了合外力對(duì)物體所做的總功與物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系，即若合外力做正功，物體的動(dòng)能增大，若合外力做負(fù)功，物體的動(dòng)能減小，做了多少功，動(dòng)能就變化多少. (3)實(shí)質(zhì)：動(dòng)能定理從能量變化的角度反映了力改變運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，在空間上的累積效果.,例1(多選)關(guān)于速度與動(dòng)能，下列說(shuō)法正確的是 A.同一個(gè)物體速度越大時(shí)，動(dòng)能越大 B.速度相同的物體，如果質(zhì)量相等，那么它們的動(dòng)能也相等 C.動(dòng)能相等的物體，如果質(zhì)量相等，那么它們的速度也相同 D.動(dòng)能越大的物體，速度越大,解析由Ek 可知，對(duì)于同一個(gè)物體，速度越大，動(dòng)能越大，對(duì)于不

6、同物體，動(dòng)能大的速度不一定大，故A正確，D錯(cuò)誤； 因?yàn)閯?dòng)能為標(biāo)量，速度為矢量，故速度相同的物體，如果質(zhì)量相等，那么它們的動(dòng)能也相等，反之則不成立，B正確，C錯(cuò)誤.,解析,,答案,,動(dòng)能與速度的三種關(guān)系 1.數(shù)值關(guān)系：Ek ，m不變時(shí)，速度v越大，動(dòng)能Ek越大. 2.瞬時(shí)關(guān)系：動(dòng)能和速度均為狀態(tài)量，二者具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系. 3.變化關(guān)系：動(dòng)能是標(biāo)量，速度是矢量.當(dāng)動(dòng)能發(fā)生變化時(shí)，物體的速度(大小)一定發(fā)生了變化，當(dāng)速度發(fā)生變化時(shí)，可能僅是速度方向的變化，物體的動(dòng)能可能不變.,例2下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體的合外力做功和動(dòng)能、速度變化的關(guān)系，正確的是 A.物體做變速運(yùn)動(dòng)，合外力一定不為零，動(dòng)能一定變化 B.

7、若合外力對(duì)物體做功為零，則合外力一定為零 C.物體的合外力做功，它的速度大小一定發(fā)生變化 D.物體的動(dòng)能不變，所受的合外力必定為零,解析,,答案,解析力是改變物體速度的原因，物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力一定不為零，但合外力不為零時(shí)，做功可能為零，動(dòng)能可能不變，A、B錯(cuò)誤. 物體的合外力做功，它的動(dòng)能一定變化，速度大小也一定變化，C正確. 物體的動(dòng)能不變，所受合外力做功一定為零，但合外力不一定為零，D錯(cuò)誤.,,例3如圖2所示，物體在離斜面底端5 m處由靜止開(kāi)始下滑，然后滑上與斜面平滑連接的水平面，若物體與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.4，斜面傾角為37.求物體能在水平面上滑行的距離.(sin 3

8、70.6，cos 370.8),二、動(dòng)能定理的應(yīng)用,圖2,答案3.5 m,解析,答案,解析對(duì)物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示. 方法一分過(guò)程列方程：設(shè)物體滑到斜面底端時(shí)的速 度為v，物體下滑階段 N1mgcos 37， 故f1N1mgcos 37. 由動(dòng)能定理得： 設(shè)物體在水平面上滑行的距離為x2， 摩擦力f2N2mg,由動(dòng)能定理得： 由以上各式可得x23.5 m. 方法二全過(guò)程列方程： mgx1sin 37mgcos 37x1mgx20 得：x23.5 m.,應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟 1.選取研究對(duì)象(通常是單個(gè)物體)，明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程. 2.對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，明確各力做功的情

9、況，求出外力做功的代數(shù)和. 3.明確物體在初、末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1、Ek2. 4.列出動(dòng)能定理的方程WEk2Ek1，結(jié)合其他必要的解題方程求解并驗(yàn)算.,針對(duì)訓(xùn)練1(多選)甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，用大小相等的力F分別拉它們?cè)谒矫嫔蠌撵o止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)相同的距離x.如圖3所示，甲在光滑水平面上，乙在粗糙水平面上，則下列關(guān)于力F對(duì)甲、乙兩物體做的功和甲、乙兩物體獲得的動(dòng)能的說(shuō)法中正確的是 A.力F對(duì)甲物體做功多B.力F對(duì)甲、乙兩個(gè)物體做的功一樣多 C.甲物體獲得的動(dòng)能比乙大D.甲、乙兩個(gè)物體獲得的動(dòng)能相同,答案,解析,,圖3,,解析由功的公式WFxcos Fx可知，兩種情況下力F對(duì)甲、乙兩個(gè)物體做的功一

10、樣多，A錯(cuò)誤，B正確； 根據(jù)動(dòng)能定理，對(duì)甲有FxEk1，對(duì)乙有FxfxEk2，可知Ek1Ek2，即甲物體獲得的動(dòng)能比乙大，C正確，D錯(cuò)誤.,針對(duì)訓(xùn)練2一列車(chē)的質(zhì)量是5.0105 kg，在平直的軌道上以額定功率 3 000 kW加速行駛，當(dāng)速率由10 m/s加速到所能達(dá)到的最大速率30 m/s時(shí)，共用了2 min，設(shè)列車(chē)所受阻力恒定，則： (1)列車(chē)所受的阻力多大？,答案,解析,答案1.0105 N,解析列車(chē)以額定功率加速行駛時(shí)，其加速度在減小，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，速度最大，此時(shí)有PFvfvmax,(2)這段時(shí)間內(nèi)列車(chē)前進(jìn)的距離是多少？,答案,解析,答案1 600 m,代入數(shù)值解得s1 600

11、m.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(對(duì)動(dòng)能的理解)(多選)關(guān)于動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法正確的是 A.一般情況下，Ek 中的v是相對(duì)于地面的速度 B.動(dòng)能的大小由物體的質(zhì)量和速率決定，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān) C.物體以相同的速率向東和向西運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能的大小相等、方向相反 D.當(dāng)物體以不變的速率做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)其動(dòng)能不斷變化,,解析動(dòng)能是標(biāo)量，由物體的質(zhì)量和速率決定，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān).動(dòng)能具有相對(duì)性，無(wú)特別說(shuō)明，一般指相對(duì)于地面的動(dòng)能.選A、B.,答案,解析,1,2,3,4,5,,2.(對(duì)動(dòng)能定理的理解)如圖4，某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱，使它從靜止開(kāi)始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度.木箱獲得的動(dòng)能一定 A.小于拉力所做

12、的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功,,解析由題意知，W拉W阻Ek，則W拉Ek，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤； W阻與Ek的大小關(guān)系不確定，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.,答案,解析,1,2,3,4,5,圖4,3.(動(dòng)能定理的應(yīng)用)一輛汽車(chē)以v16 m/s的速度沿水平路面行駛時(shí)，急剎車(chē)后能滑行x13.6 m，如果以v28 m/s的速度行駛，在同樣的路面上急剎車(chē)后滑行的距離x2應(yīng)為 A.6.4 m B.5.6 mC.7.2 mD.10.8 m,,解析急剎車(chē)后，車(chē)只受摩擦力的作用，且兩種情況下摩擦力的大小是相同的，汽車(chē)的末速度皆為零，故：,答案,1,2,3,4,5,解析,4.(

13、動(dòng)能定理的應(yīng)用)如圖5所示，質(zhì)量為0.1 kg的小物塊在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飛離桌面，最終落在水平地面上，已知物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，桌面高0.45 m，若不計(jì)空氣阻力，取g10 m/s2，則 A.小物塊的初速度是5 m/s B.小物塊的水平射程為1.2 m C.小物塊在桌面上克服摩擦力做8 J的功 D.小物塊落地時(shí)的動(dòng)能為0.9 J,,答案,解析,1,2,3,4,5,圖5,得：v07 m/s，Wfmgx2 J，A、C錯(cuò)誤.,1,2,3,4,5,5.(動(dòng)能定理的應(yīng)用)半徑R1 m的 圓弧軌道下端與一光滑水平軌道連接，水平軌道離地面高度h1 m，如圖6所示，有一質(zhì)量m1.0 kg的小滑塊自圓軌道最高點(diǎn)A由靜止開(kāi)始滑下，經(jīng)過(guò)水平軌道末端B時(shí)速度為4 m/s，滑塊最終落在地面上，g取10 m/s2，試求： (1)不計(jì)空氣阻力，滑塊落在地面上時(shí)速度的大??；,圖6,答案6 m/s,代入數(shù)據(jù)解得v6 m/s.,答案,解析,1,2,3,4,5,解析從B點(diǎn)到地面這一過(guò)程，只有重力做功，,(2)滑塊在軌道上滑行時(shí)克服摩擦力做的功.,答案2 J,解得Wf2 J.,答案,解析,1,2,3,4,5,