7.7 动能和动能定理 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版必修2

学习目标： 1、知道动能的表达式，会计算运动物体的动能； 2、能推导动能定理，理解动能定理的物理意义； 3、会用动能定理处理单个物体的有关问题； 4、知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景。 重、难点： 1、动能定理的理解和运用； 2、运用动能定理解决变力做功和曲线运动。 第七章 机械能守恒定律 7.7 动能和动能定理 制作者：河南驻马店高级中学 李阳 动能的表达式可能与那几个物理量有关？ 与物体的质量和速度有关 寻找动能的表达式？ 重力做功WG 重力势能mgh 弹力做功WF 外力做功W 弹性势能 动能表达式？ 请同学们推导出F做功的表达式 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Vl增大到V2．试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式． 解：根据牛顿第二定律 有：F=ma 而v22 －v12 ＝2al，即 l ＝ (v22 －v12 )/2a 把F、l的表达式代入W ＝Fl，可得F做的功 W ＝ma (v22 －v12 )/2a 也就是 W ＝m v22 /2 － m v12 /2 从这个式子可以看出 “ ”很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个物理量在过程终了时和过程开始时的差，正好等于力对物体做的功， 所以“ ”就应该是我们寻找的动能的表达式． F做功的表达式 1、定义：一个物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半. 2、量性：动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影响。 3、单位：它在国际单位制中的单位也是焦耳(J)。 1kg·m2/s2=1N·m=1J 4、理解： 动能是状态量。与某一时刻或者位置相对应，式中的v为瞬时速度。一个物体处于某一确定运动状态，它的动能也就对应于某一确定值。 动能是相对量。由于速度是相对的，所以动能也是相对的。一般为对地速度。 一、动能 即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．关于对动能的理解，下列说法错误的是(　　) A．动能是机械能的一种表现形式，凡是运动的物体都具有动能 B．动能总为正值 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 动能变化 和某一过程（始末状态）相对应 二、动能定理 1、内容：外力在一个过程中对物体所做的总功等于物体在这个过程中动能的变化。 1）合力做功。 2）外力做功之和 外力的总功 末动能 初动能 2、表达式 （1）若合外力方向与物体运动方向相同时，合外力对物体做正功，W﹥0 ，Ek2>Ek1,则物体动能增加。 （2）若合外力方向与物体运动方向相反时，合外力对物体做负功，W﹤0 ， Ek2<Ek1,则物体动能减小。 3.对动能定理的理解： a．合力对物体做功“正”“负”的理解 （3）若、合外力对物体做不做功，W=0 ， Ek2=Ek1,则物体动能不变。 b．合力对物体做的功的理解 ①. W合＝ F合·L cos q ②. W合＝W1+W2 +… c.对动能定理标量性的认识 因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。 d.对定理中“变化”一词的理解 由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可增加，也可能减少。因而定理中“变化”一词，并不表示动能一定增大，它的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。 既适用于恒力做功，也适合于变力做功。 既适合于直线运动，也适合于曲线运动。 e．适用对象 可以看做质点的单个物体。（中学阶段） f．适用条件 速度、位移应选择统一的惯性参考系。 g．适用范围 既适用于单一过程，也适用于多个过程。 普适性 功是过程量 动能是状态量 动能定理表示功引起动能的变化，式子中的“=”并不是意味着功就是动能的增量，或者功变成动能 h．对状态与过程关系的理解 利用动能定理解题只需关注某过程的初、末状态，不需考虑过程中的细节，尤其是求变力功、曲线运动、多过程、瞬间过程更有优势！ i.方法指导 　例1:一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，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(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力. 解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用. 1找