8.3 动能和动能定理（1） 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版物理必修二 第八章 机械能守恒定律 第三节 动能和动能定理(1) 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。说明动能变化和力做的功有关。 本节我们就来探寻动能的表达式以及动能的变化与力做功的关系。 一、动能 物体的质量为 m，在恒力 F 的作用下发生一段位移 l，速度由 v1 增加到 v2，如图所示，水平面光滑.推导出力 F 对物体做功的表达式。已知量：v1、v2 和 m. F v1 v2 l 1．外力对物体做的功是多大？ 2．物体的加速度是多大？ 3．物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？ 4．结合上述三式能推导出什么关系式？ 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s，速度由v1增加到v2(如图)，这个过程中外力做功多少？ F V1 a v2 解答： 外力F做功：W＝Fs F=ma s 如果考虑摩擦力f，则合外力做功与动能的关系又如何呢？ F f S v1 a v2 1、定义：物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。 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。 2、表达式：Ek= mv2 1 2 式中v是对地瞬时速度 国际单位制中的单位为焦耳（J） 1kgm2/s2=1Nm=1J 3. 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。 （2）动能具有相对性，参考系不同，所以动能也不同，在没有特别指明时，一般都以地面为参考系 （3）动能具有瞬时性，动能是状态量，对应物体在某一时刻的运动状态，速度变化时，动能不一定变化，但动能变化时，速度一定变化。动能是反映物体本身运动状态的物理量。 练习1. (多选)关于动能的理解，下列说法正确的是 ( ) A. 动能不变的物体，一定处于平衡状态 B. 动能不可能是负的 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. 一定质量的物体的加速度为零，其动能不变 BCD 练习2. (单选) 一物体速度由 0 增加到 v ，再从 v 增加到 2v ，外力做功分别为 W1 和 W2 ，则 W1 和 W2 的关系是( ) A. W1=W2 B. W2=2W1 C. W2=3W1 D. W2=4W1 C 练习3.质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，哪一个的动能大？ 子弹:6400J 运动员:6000J 练习4.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 C D 二、动能定理 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。 1、合外力做功。 2、外力做功代数和。 动能变化和某一过程（始末状态）相对应。 外力的总功 末状态动能 初状态动能 W合＝ Ek2 － Ek1 对动能定理的理解： W合 = mv22 2 1 － mv12 2 1 = Ek2 －Ek1= ΔEk （1）合力对物体做的功的理解 ①.W合＝F合lcosθ 若所有外力作用的位移都相同时优先选用 ②. W合＝W1+W2 +…＝F1l1cosθ+F2l2cosθ+… 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 …… 适于全程是变力，分段是恒力情形 （2）标量性 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。 （3）对定理中“变化”一词的理解 ①W合＞0，Ek2 Ek1,△Ek 0 ＞ ＞ 合外力做做正功，则物体动能增加 ②W合＜0，Ek2 Ek1，△Ek 0 ＜ ＜ 合外力做做负功，则物体动能减少 （4）状态与过程的理解 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变化量的关系 （5）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。 既适用于单个物体，也适用于多个物体. 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