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 1 感知动能 飞机起飞 水轮车 疾驰的高铁 思考：这些物体动能变化的原因是什么？动能如何定量的表达？ 设物体的质量为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，如图所示。适用牛顿运动定律和运动学公式推导出力F对物体做功与速度的关系？ 问题 从上面式子可以看出 很可能是一个具有特定意义的物理量。因为这个量在过程终了时和过程开始时的差，刚好等于力对物体做的功，所以 应该是我们寻找的动能的表达式。 力F对物体 做的功W=Fl 运动学公式： v22-v12=2al 牛顿第二定律：F=ma 1、概念:物体由于运动而具有的能叫做动能 3、单位：（焦耳J） 1kg(m/s)2=1N·m=1J 4、动能是标量，与速度的方向无关，且均为正值 5、动能具有瞬时性，v为瞬时速度，是状态量 6、动能具有相对性，一般选地面为参考系 一、动能的表达式 2、公式 当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的速度就很大。速度越大，撞击的力量就越大。 如果是一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时 700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。 1962年11月，赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空栽了下来.事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅。 鸟击落飞机 对动能相对性的理解 苏军放防空气球阻挡德军战机 二战期间，在空中飘舞的七彩气球触发了苏军防空专家的灵感：用气球悬挂绳索，不是也能拦阻敌人的飞机吗?别看气球的重量轻，所悬系的绳索细，但高速飞行的敌机一旦碰上它必定能产生强大的撞击力，使敌人机毁人亡。 2016年8月16号，我国发射的第一颗量子科学卫星“墨子号” ，它的质量为631 kg，轨道速度为7.6km/s，求它的动能是多少? 思考与讨论 这个式子表明什么问题呢?请你用文字叙述一下. 表明：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，这个结论就叫做动能定理。 就可以写成 W=Ek2 - Ek1 有了动能的表达式后，前面我们推出的 W= 1、内容：合力所做的功等于物体动能的变化. ①W合的含义： 2、表达式： 三、动能定理 ② 的含义： 动能的增量， 3、动能定理的理解及应用要点： 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。 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，解决相关的力学问题时，应优先考虑应用动能定理。 例1 一架喷气式飞机，质量m为7×104 kg，当起飞过程中从静止开始滑跑的路程达到2.5×103m时，速度达到起飞速度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.g取10m/s2，求飞机平均牵引力的大小。 解：对飞机， 由动能定理有 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。 若飞机起飞时驾驶员接到停飞的命令，立即关闭发动机，问飞机滑行多远的距离停止？ 思维拓展 答案：9×103m 变式练习：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？ h H 答案：mg(H+h)/h 例2 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？ 分析：如图，甲表示重物在地面上受到人的作用力，乙表示上升30cm后人停止施力，丙表示刚落地，丁表示砸深地面2cm后静止。重物落地时的速度，即丙中重物的速度，可以对从甲至丙这一过程应用动能定理来求解.重物对地面冲击力的大小与从丙至丁这一过程中重物所受阻力的大小相等，可以对这一过程应用动能定理来求解。 解 （1）两根绳子对重物的合力 F1=2Fcos37°= 0.8N=512N 由甲至丙只有绳子的拉力做功，应用动能定理可得 ：F1 l= (2)由丙至丁的过程中，应用动能定理可得： 应用动能定理解题思路与一般步骤： 关键： 1、正确计算物体所受外力做的总功 ，或做功的代数和。 2、明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。 明