8.3动能定理（3课时）-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（2019人教版必修第二册）

§8.3.1 动能和动能定理 1 光滑水平面上一质量为 m的物体，在与运动方向相同的恒定外力F作用下，发生一段位移l，速度由v1增加到v2(如图)，这个过程中外力做功多少？ V1 a F s v2 F 解答： 外力F做功：W＝Fs F=ma 1、定义： 物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。 2、表达式： Ek = mv2 2 1 （1）公式中v是瞬时速度，对地速度； （2）国际单位为焦耳（J）； 一、动能 （物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半） （1）动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。 3. 对动能表达式 的理解 A Ｄ C B 物体的动能变化时，速度一定变化； 速度变化时，动能不一定变化。 6 （2）动能是状态量，v是瞬时速度。 在某一时刻，物体具有一定的速度，物体的运动状态一定, 物体的动能一定，动能是反映物体本身运动状态的物理量。 （3）动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，不作说明一般都以地面为参考系研究物体的运动。 运动是相对的。当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的动能就很大。如果是一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时 700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。 鸟击落飞机 7 练习：思考判断 （1）动能是机械能的一种，凡是运动的物体都具有动能 （ ） （2）动能总是非负值 （ ） （3）两个物体中，速度大的动能也大。 （ ） （4）某物体的速度加倍，它的动能也加倍。（ ） （5）做匀速圆周运动的物体动能保持不变 （ ） 试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：(除题意中提到的物理量外，其他物理情况相同) 总结：动能是标量，与速度方向无关；动能与速度的平方成正比，因此速度对动能的影响更大。 ①物体甲做直线运动，乙做曲线运动； ②物体甲向北运动，乙向南运动； ③物体甲的速度是乙的两倍； ④物体甲的质量是乙的一半。 a S v2 v1 解答： 外力F做功：W＝Fs F=ma F 如果考虑摩擦力f，则外力做功与动能的关系又如何呢？ a S v2 v1 F f 1、文字表述：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。 外力的总功 末状态动能 初状态动能 1、合外力做功。 2、外力做功之和。 动能变化 和某一过程（始末状态）相对应。 一、动能定理 W合= Ek2 －Ek1= ΔEk 2、对动能定理的理解： （1）合力对物体做的功的理解 动能定理公式两边的每一项都是标量，因此动能定理是一个标量方程。 （2）标量性 （3）对定理中“变化”一词的理解 ①W合＞0， Ek2 __ Ek1 ， △ Ek —— 0 ②W合＜0， Ek2 __ Ek1 ， △ Ek—— 0 ＞ ＞ ＜ ＜ ①. W合＝ F合·l cos q ②. W合＝W1+W2 +…＝F1·l1 +F2·l2 +… cos q cos q 合外力做做正功，则物体动能增加 合外力做做负功，则物体动能减少 ①式如果所有外力作用的位移都相同时优先选用 ②式如果外力作用的位移不完全相同时，则用此方法 ③ . W合=WAB+ WBC+ WCD …… ③式适合于全程是变力，分段是恒力情形 W合 = mv22 2 1 － mv12 2 1 = Ek2 －Ek1= ΔEk （4）动能定理的适用范围及条件： ①既适用于恒力做功，也适用于变力做功. ②既适用于直线运动，也适用于曲线运动。 ③既适用于单一运动过程，也适用于运动的全过程。 ④动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系.一般以地面为参考系. 动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关，在涉及有关的力学问题，应优先考虑应用动能定理。 （5）研究对象：在高中阶段，动能定理的研究对象一般是单个物体。且物体可视为质点；或物体有一定的形状，但上各点速度大小相等，计算动能时可看作质点。否则高中阶段无法确定物体的动能。 （研究对象如果是物体系统，必须考虑内力做功） 如图： （6）做功的过程是能量转化的过程，动能定理表达式中的“=”的意义是一种因果联系的数值上相等的符号，它并不意味着“功就是动能增量”，也不意味着“功转变成了动能”，而是意味着“功引起物体动能的变化”。 例1.一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，当起飞过程中从静止开始滑跑的路程为l＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度v＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平