8.3 动能和动能定理 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

动能和动能定理 复习回顾 1. 重力做功与重力势能的关系？ WG = Ep1 - Ep2 2. 弹力做功与弹性势能的关系？ W弹 = Ep1 - Ep2 物体的质量和速度有关 物体由于 而具有的能量称为动能。 动能的大小跟哪些因素有关？是什么样的关系？ 运动 能否用一个含有质量 m 和速度 v 的表达式来表示动能呢？ 物体由静止竖直下落 A h B m 一、动能 1.定义：物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。 4.动能是标量，只有大小，没有方向，只有正值，没有负值。 1kg·m2/s2=1N·m=1J 3.单位： 焦耳（J） 5.动能是状态量，具有瞬时性 6.动能具有相对性，选择不同的参考系，物体的速度大小可能不同，动能也可能不同。 2.表达式： 例1.质量0.01kg、以800m/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？ 练习： 例2.改变汽车的质量和速度都可能使汽车的动能发生改变，在下列几种情形中，汽车的动能各是原来的几倍？ A.质量不变速度增大到原来的两倍 B.速度不变，质量增大到原来的两倍 C.质量减半，速度增大到原来的4倍 D.速度减半，质量增大到原来的4倍 例3.关于动能，下列说法正确的是( ) 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、动能总是正值 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 ABC 题设：质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ，速度由v1 增加到v2 ，这个过程中力F做了多少功？ v1 v2 F F l 这个过程中力F做的功 W=Fl 根据牛顿第二定律 F=ma 根据运动学公式 将②、③式代入①式,可得力F做的功为： ① ② ③ 也就是 力F对物体做功 可以写成: 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.内容： W= Ek2 - Ek1 =△ Ek 动能定理的计算式是标量式，v为相对同一参考系的速度 总功 末动能 初动能 W= Ek2 - Ek1 =△ Ek 动能变化量 2.表达式： 4.公式中“=”的意义： a、数量关系：合外力所做的功与物体动能的变化量具有等量代换关系。 b、因果关系：合外力的功是引起物体动能变化的原因。 3.动能定理说明了功和能的密切关系，即做功的过程是能量转化的过程，“功是能量转化的量度”。合外力做正功，动能增加，合外力做负功，动能减少。 W= Ek2 - Ek1 =△ Ek 6.动能定理的适用范围： 任何情况下都适用 合力做正功，即W ＞0, △ Ek>0, Ek2＞Ek1 ，动能增大 合力做负功，即W ＜0, △ Ek<0, Ek2＜Ek1 ，动能减小 5.注意： a. 明确研究对象及所研究的运动过程。 b. 对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和。 c. 确定始、末态的动能，根据动能定理列出方程W合＝Ek2-Ek1 d. 求解方程、分析结果。 动能定理不涉及运动过程的加速度和时间，用动能定理处理问题比牛顿定律方便。 7.应用动能定理解题的一般步骤： 解法二：动能定理 解法一：牛顿运动定律和运动学公式 例4.一架喷气式飞机，质量m=5.0×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到 l=5.3×102m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。求飞机受到的牵引力。 F合=F-F阻=F - mg = ma ② a＝ 2l v2 由 v2－v02 =2al 得 ① 由动能定理得： 由 ①②得F= +mg 2l mv2 ∴F= + mg 2l mv2 W合=（F-F阻）l =（F-mg）l = mv2 1 2 代入数据:F=1.8×104N 代入数据得：F=1.8×104N 例6.如图4所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为R=0.8m，BC是水平轨道，长l=3m，BC处的摩擦系数为μ=1/15，今有质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。 答案 6J 课堂小结 1. 动能： ( 单位：J ) 2. 动能是标量，只有正值。 3. 动能定理： W 为总功，总功等于末动能减初动能 $$