8.3 动能和动能定理 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册

动能和动能定理 3 3 2 思考与讨论：发生车祸时，为什么车体会发生很大变形？ 3 一、动能的表达式 问题1：动能的含义是什么？动能与哪些因素有关？你能举出实例说明吗？ 4 B A A B 问题2：如何求动能与质量m、速度v的定量关系？你的分析思路？初步想法？ 思路一：从物理量单位确定动能表达式 1.动能Ek用质量m和v表达，公式是什么形式? 用(mx+vy)表示可以吗？为什么? 2.如何根据物理量单位确定动能和质量、速度的关系？ 5 物理量单位分析 设动能表达式为 Ek∝mxvy， 动能单位 1J=1N·m=1kg·m2·s-2 mxvy单位为 kgx (m·s-1)y= kgx·my·s-y 相同单位幂次相等， x=1 y=2 ∴ Ek∝mv2 6 思路二： 演示实验1 自由落体运动 演示实验2 迅速将粉笔掷出 演示实验3 缓和地将粉笔字抛出 力做功使物体动能变化，可从该角度研究动能表达式。建立怎样的运动情境方便求出做功？画出情境示意图，建立物理模型. 7 情境 问题1：如何求木块加速度a? 问题2：木块位移和速度有何关系？ 问题3：将加速度代入速度位移关系，F做功与速度、质量有何关系？ 8 l F m v1 v2 (接触面光滑) F =ma v22-v12=2al=2Fl/m 得 mv22/2-mv12/2=W F =ma=m(v2-v1) /t W=Fl=m(v2-v1) l/t =m(v2-v1) (v2+v1) /2 即 W=mv22/2-mv12/2 9 l F m v1 v2 问题4：接触面粗糙(μ)，上述关系还成立吗？“力”是合力还是拉力？ 问题5：若对木块施加倾斜拉力F，木块受到的合力是多大？关系式还成立吗？ 10 l F m v1 v2 α (粗糙μ) 竖直 FN+Fsinα=mg F合 =Fcosα-μFN =Fcosα+ μFsinα-mg 牛顿第二定律 F合=ma 位移关系 v22 –v12=2al 化简得 11 F l α v0 v A B 问题6：物体做曲线运动，合力做功满足WAB=(1/2)·mv2-(1/2)·mv02吗？如何处理曲线运动？如何将其转化为已解决的问题？ 12 Fi Δ xi 13 A B · · · · · · · · · 1 i 2 n 3 (n-1) …… FA F1 Fn v0 v 问题7：质点运动时，合力对质点做的功. 力做功引起动能变化.如何定义动能表达式? 14 Ek=½mv2 动能是标量 动能是状态量.动能与运动状态对应. 适用于惯性系、低速物体 思考与讨论：以4m/s速度匀速行驶的车上有一瓶矿泉水，质量为0.5kg.司机认为水的动能是0J，吴磊同学站在地面上，认为该瓶水动能为4J.如何评价这两种观点？ 15 例：匀速圆周运动物体的动能不变 15 课堂练习 改变汽车的质量和速度，都可能使汽车动能发生改变.下列几种情况，汽车的动能各是原来的几倍？ A.质量不变，速度增大到原来的2倍 B.速度不变，质量增大到原来的2倍 C.质量减半，速度增大到原来的4倍 D.速度减半，质量增大到原来的4倍 16 4倍 2倍 8倍 不变 思考与讨论：½mv22是物体末态动能， ½mv12代表物体初态动能。(½mv22 - ½mv12)的物理意义是什么？ ½mv22 - ½mv12 = W 。W的意义是什么？用语言如何表述公式的意义？ 17 二、动能定理 合力在一个过程对质点做的功，等于质点在这个过程中动能的变化量.即 W=Ek2-Ek1 注释： 18 W为合力做的功； 适用于直线或曲线运动； 不涉及加速度和时间，应用方便(曲线运动). (如何求合力的功?) 例题1 (1)光滑斜面,求到底端速率.用①运动学②动能定理两种方法求解. (2)光滑圆轨道.求到达底端速度.运动学方法能求解出来吗？ 木块运动到底端对轨道的压力是多大？ 19 θ h h 例题2 如图所示，半径为R的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于A点.小球从A点冲入竖直半圆环，从B点刚好飞出。求小球： (1)经过B点时小球的速率； (2)经过A点时小球的速率； (3)经过A点时小球受到的弹力. (4)经过A点时小球对轨道的压力。 20 A B R 解：经过B点时， 从A到B， 在A点， 解得 FN=6mg 21 解得 由牛顿第三定律，压力FN＇=FN=6mg A B R 例题2 如图所示，半径为R的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与水平地面相切于A点.小球从A点冲入竖直半圆环，从B点