8.3 动能和动能定理 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 机械能守恒定律 第3节 动能和动能定理 【回顾】 丙 " 重力做功有何特点？ 分析表明，物体运动时，重力对它做的功只跟它的 起点和终点的＿＿有关，而跟物体运动的＿＿无关。 位置 路径 【回顾】 重力做功有何规律？ 重力做功对应于重力势能的变化 WG＝mgh1－mgh2 重力势能 EP＝ mgh 弹力做功对应于弹性势能的变化 WF＝EP1－ EP2 弹性势能 动能和力做功有关吗？ 【问题】 物体的动能跟物体的质量和速度都有关系。物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。炮弹在炮筒内推力的作用下速度越来越大，动能增加。这种情况下推力对物体做了功。 你还能举出其他例子， 说明动能和力做的功有关吗？ 这对于定量研究动能有什么启发呢？ 一、动能的表达式 质量为 m的某物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到 v2 根据牛顿第二定律，有＿＿＿＿， 根据匀变速直线运动的规律，有＿＿＿＿＿＿， 由＿＿＿＿，得恒力做功＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 F＝ ma 做功的过程是能量转化的过程 二、动能 1.定义：在物理学中，把＿＿＿叫做物体的动能； 2.公式：＿＿＿＿＿； 3.单位：＿＿＿，其中 1kg·(m/s)2=＿＿＿ =＿＿； 4.特点： (1)动能是＿量，只有正值，没有＿＿； (2)动能是＿＿量，具有＿＿性。 焦耳J 1N·m 1J 标 方向 状态 相对 三、动能定理 1.表述：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中＿＿＿＿＿； 2.公式：＿＿＿＿＿＿； 【说明】W是作用在物体 上一切外力做功的＿＿， Ek1是物体＿＿＿的动能， Ek2是物体＿＿＿的动能。 3.关系： (1)合力做正功，动能＿＿，即＿＿＿＿＿＿＿＿； (2)合力做负功，动能＿＿，即＿＿＿＿＿＿＿＿。 动能的变化 W＝Ek2－ Ek1 总和 初状态 末状态 增大 W＞０，Ek2＞Ek1 减小 W＜０，Ek2＜Ek1 【例题1】一架喷气式飞机，质量m为7.0×104kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移l达到2.5×103m 时，速度达到起飞速度80m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g取10m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。 解： 合力对飞机做功 W＝(F牵－F阻)l ＝(F牵－kmg)l 飞机的初动能 Ek1＝0 飞机的末动能 根据动能定理W＝Ek2－ Ek1，有 代入已知数据，得飞机的平均牵引力大小为 F牵＝1.04×10 5N 解： 根据匀变速直线运动的速度与位移关系，有 v 2＝2al 根据牛顿第二定律，有 F牵－kmg=ma 代入数据，得飞机的平均牵引力大小为 F牵＝1.04×10 5N 【对比】 (根据牛顿运动定律与运动学规律求解) 【例题2】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实(如图所示)。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320N，方向都与竖直方向成37°， 重物离开地面30cm后人停止 施力，最后重物自由下落把 地面砸深2cm。已知重物的 质量为50kg，g取10m/s2， cos37°＝0.8。求： (1)重物刚落地时的速度是多大？ (2)重物对地面的平均冲击力是多大？ 解： (1)两根绳子对重物的合力 F合＝ 2F cos 37°＝2×320×0.8 N＝512 N 由甲至丙只有绳子的拉力做功，应用动能定理得 则重物刚落地时的速度是 v＝2 .5m/s 解： (2)由丙至丁的过程中，应用动能定理得 重物受到的平均阻力大小是 F阻＝8 .3×103N 重物对地面的平均冲击力大小是 8 .3×103N 【小结】 一、动能 二、动能定理 W＝Ek2－ Ek1 科学方法：演绎推理是从一般性结论推出个别性结论的方法，即从已知的某些一般性原理、定理、法则、公理或科学概念出发，推出新结论的一种思维活动。 提示：动能定理广泛适用于恒力或变力做功、直线或曲线运动、单个或多个物体、全段或分段过程。 $