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 第三节 动 能 和 动 能 定 理 高一年级物理备课组 情景思考 思考：为什么禁止高空抛物？ 情景思考 一个过程中如果存在做功的现象，就必然存在能量变化的现象 章节引言： 如果一个过程中有能量发生了变化，能否说明有力做了功？ 思考： 情景：在光滑水平面上，物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2。 l A B F v1 v2 新知探索 知识点一 动能的表达式 问题1：试用牛顿运动定律和运动学公式，推导力F 对物体做功的表达式。 由功的定义 根据牛顿第二定律 由运动学公式 即 联立可得 新知探索 问题2：“ ”很可能是一个具有特殊意义的物理量，那到底有什么物理意义呢？ “ ”与合外力做功有关，又与动能的基本特征一致 把物理量 叫做动能。 新知探索 一、动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 2.表达式： 3.单位：焦（J） 4.说明：（1）动能是标量，只有大小没有方向。 （2）动能只有正值，没有负值。 （3）动能是状态量，具有瞬时性。 （4）动能具有相对性。 一、动能 【例1】（多选）下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是( ) A．甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍 B．甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍 C．甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍 D．质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向西运动 CD 一、动能 1，力（合外力）在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。 动能定理 【探究结论】 【理论探究】 二、动能定理 2. 表达式： 合外力的总功 末状态动能 初状态动能 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 ＜ ＜ ＞ ＞ 二、动能定理 s F f 【例2】一架喷气式飞机，质量 ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度 。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（k=0.02）。求飞机受到的牵引力F。 G FN 二、动能定理 1找对象（常是单个物体） 解：对飞机由动能定理有 启发：此类问题，牛顿定律和动能定理都适用，但动能定理更简洁明了。解题步骤:1、2、3、4 s F f 3确定各力做功 2运动情况分析 4建方程 3受力分析 二、动能定理 【方法总结】应用动能定理解决问题的一般步骤 （1）明确研究对象。 （2）选取运动过程，表述初、末动能。 （3）受力分析。 （4）求解总功：求解合外力做的功或各个力做功代数和。 （5）列动能定理方程。 （6）求解计算，检验结果。 二、动能定理 【例3】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。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320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg，g取10 m/s2 ， cos 37°＝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？ 二、动能定理 【解题指南】如图所示，甲表示重物在地面上受到人的作用力，乙表示上升30 cm后人停止施力，丙表示刚落地，丁表示砸深地面2 cm后静止。 甲 乙 丙 丁 二、动能定理 【解析】（1）两根绳子对重物的合力 F合 ＝ 2 F cos 37°＝2×320×0.8 N＝512 N 由甲至丙只有绳子的拉力做功，应用动能定理可得 【规律总结】动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关, 因此用它处理问题有时比较方便。 二、动能定理 （2）由丙到丁的过程中，应用动能定理可得： mgL′－ F阻 L′＝ 0 － F阻 ＝mg ＋ ＝ (50×10 ＋ ）N= 8.3×10 3 N 重物落地时的速度大小为2.5 ｍ/s，对地面的平均冲击力的大小为8.3 × 103 Ｎ。 二、动能定理 对动能定理的理解 1.动能定理中的功是合外力