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

8.3 动能和动能定理 放在水平面上的物体的质量为m，其与水平面间的摩擦力为f，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移，速度由v1增加到v2。求合力所做的功W的表达式。 f F v1 f F v2 例： f F v1 f F v2 L 很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个物理量在过程结束时和过程开始时的差，正好等于力对物体做的功;并且，这个物理量与物体质量m和物体速度v都有关，所以就是我们要找的动能的表达式。 一、动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量叫动能。 2.表达式： 3.单位：焦耳( J ) 4.动能是标量，与物体速度方向无关且恒为正值。 5.动能具有瞬时性。是物体在某一时刻所具有的。 6.动能具有相对性，与参考系的选取有关。 例：对动能的理解，下列说法正确的是(　　) A.凡是运动的物体都具有动能； B.动能不可能为负值； C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；但速度变化时，动能不一定变化； D.动能不变的物体，一定处于平衡状态。　 ABC f F v1 f F v2 L 二、动能定理 1.内容：外力在一个过程中对物体做的功的代数和， 等于物体在这个过程中动能的变化。 2.表达式： 3.对公式的说明： (1)标量方程：只需关注所研究过程中，初、末状态速 度的大小。不必考虑速度的方向； (2)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。 (4)合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1 ，动能增大; 合力做负功，即W合＜０，Ek2＜Ek1 ，动能减小。 (3) 其中W表示外力做功的代数和， 或者等于合外力对物体所做的功。 4.动能定理的适用范围： 既适合于直线运动，也适合于曲线运动； 既适用于恒力做功，也适合于变力做功； 三、动能定理的应用 应用动能定理解题的一般步骤： 例： 一辆质量为m，速度为v0的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离L后停下来，试求汽车受到的阻力。 解： 汽车的初动能为，末动能为0。 汽车的合力为摩擦力， 摩擦力做功为 根据动能定理 解得， 铁球1m高处掉入沙坑,则已知铁球在下陷过程中受到沙子的平均阻力为铁球重力的20倍,则铁球在沙中下陷深度为多少米? H h 例： 解法一：分段列式 自由下落： 沙坑减速： 解法二：全程列式 若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题时，可以分段考虑，也可以视为一个整体过程，应用动能定理求解。 一架喷气式飞机，质量m＝5×103 kg，起飞过程中当从静止开始滑行到位移为L=5.3×102 m时，达到起飞速度v=60m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍，求飞机受到的牵引力。 例： 解法一：用牛顿运动定律和运动学公式求解 解法二：运用动能定理求解 飞机的初动能，末动能，合力做功 根据动能定理：，所以，， 动能定理与牛顿第二定律: 牛顿第二定律是矢量式，反映的是力与加速度的瞬时关系； 动能定理是标量式，反映做功过程中总功与始末状态动能变化的关系。 动能定理和牛顿第二定律是研究物体运动问题的两种不同的方法。动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，对变力做功和多过程问题用动能定理处理问题有时很方便。 $