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 第三节 动能和动能定理 情景引入 思考：物体的动能与哪些因素有关？是什么样的关系？ 与物体的质量和速度有关 思考：动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢？ 重力做功 重力势能 弹力做功 ？力做功 弹性势能 动能表达式？ 物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。 结论： 一、动能的表达式 在光滑水平面上质量为的物体，在与运动方向总相同的恒力的作用下发生一段位移，速度由增加到，如图所示。试寻求这个过程中力做的功与、的关系？ F v1 F v2 l 初态和末态的表达式均为“”，这个“”代表什么？ 1.定义：物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。在物理学中用这个量表示物体的动能。 2.公式： 3.单位：在国际单位制中是焦耳，符号为。。 公式中是瞬时速度，对地速度 4.对动能表达式 的理解 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。 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。 ②动能是状态量，是瞬时速度。 ③动能具有相对性，一般都以地面为参考系研究物体的运动 二、动能定理 如果物体受到几个力的共同作用，即为合力做的功，它等于各个力做功的代数和。 ① ② ③…… 力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。 1.内容： 2.公式： 3.对动能定理的说明 ①“=”的物理含义： 是一种因果关系，左边是原因，右边是结果，动能的改变是因为合力做功了。 ②：是所有外力做功的代数和 ③： 是末动能减去初动能，顺序不能颠倒； a. ， 合外力做做正功，则物体动能增加 b. ， 合外力做做负功，则物体动能减少 ④适用条件、对象、范围： 功是过程量，动能是状态量，动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系 既适用于恒力做功，也适用于变力做功.既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于单一运动过程，也适用于运动的全过程 高中阶段没有任何限制 课堂练习 1.水平面上一个质量为m的物体，在水平恒力F作用下自静止开始移动了距离l；然后撤去外力，物体又运动了距离2l后停下。求水平面对物体的摩擦力。 2.（多过程）一铅球从高出地面H米处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至地面后陷入地面h米深处停止，若球的质量为m，求球在落入地面以下的过程中受到的平均阻力？ 关键： ①正确计算物体所受外力做的总功； ②明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。 解题步骤： 总结：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。在处理物理问题时，应优先考虑应用动能定理。 ①确定研究对象，通常是单个物体； ②明确运动过程，可以是某段过程，也可以是整个过程； ③分析物体的受力情况，明确各力做功的情况（做功的大小和正负），并确定外力所做的总功； ④明确初、末状态的动能，确定动能的变化ΔEk ； ⑤根据动能定理W总=Ek2 -Ek1列方程求解； 3.质量为的物体以速度竖直向上抛出，物体落回地面时，速度大小为，设物体在运动中所受空气阻力大小不变，求： 物体运动过程中所受空气阻力的大小； 若物体落地碰撞过程中无能量损失，求物体运动的总路程． 4.（变力做功）质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，重力加速度为g，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为 5.（与机车起动关联）一列货车的质量为5.0×105kg,在平直轨道以额定功率3000kw加速行驶,当速度由10m/s加速到所能达到的最大速度30m/s时,共用了2min,则这段时间内列车前进的距离是多少? 6.(瞬时性)某人从距地面25m高处斜上抛出一小球，小球质量100g，出手时速度大小为10m/s,落地时速度大小为16m/s，取g=10m/s2，试求： (1)人抛球时对小球做多少功？ (2)小球在空中运动时克服阻力做功多少？ V0 H V 7.（多过程，圆周运动）质量为m的小球(可视为质点)由静止自由下落d后，沿竖直面内的固定轨道ABC运动，AB是半径为d的光滑圆弧，BC是直径为d的粗糙半圆弧(B是轨道的最低点).小球恰能通过圆弧轨道的最高点C.重力加速度为g，求： (1)小球运动到B处时对轨道的压力大小(可认为此时小球处在轨道AB上)； (2)小球在BC运动过程中，摩擦力对小球做的功. 14 8.（图像结合）物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移s1后即撤去力F，物体由运动一段距离后停止运动. 整个过程的v–t图线如图所示.求推力F与阻力f的比值. F s1 s 0 1 2 3 4 v t Multimedia Cloud T