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

第八章 机械能守恒定律 第3节 动能定理 一、动能 二、动能定理 第3节 动能定理 三、实验：验证动能定理 对物体做功则物体动能就应该变化 新课引入 运动的海水台风有巨大破坏作用，能对外做功，拥有能量。 我们把物体因为运动而具有的能量称作动能（EK）。 猜想:动能和什么因素关系？ 物体的质量m和速度v 思考:动能的表达式EK=? mv? mv2? mv3? m2v? 物体有动能，能对外做功。 l 思考1：设质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在推力F 的作用下发生一段位移L，速度由 v1 增加到v2 ，试寻求这个过程中力F做的功W与v1、v2 的关系？ v1 v2 F L WF= FL F= F合 L= WF= ma = v22-v12 2a v22-v12 2a 1 2 mv12 1 2 mv22 =ma 回顾历史-动能概念的建立 1686年，著名的德国数学家莱布尼兹提出用mv2来量度机械运动，并取名为“活力”。 1807年，英国物理学家托马斯.杨指出运动的功效，是力的作用，但不能和力本身混淆在一起，他提出了“能”的概念。 1829年，法国物理学家科里奥利首次利用mv2/2代替一直使用的mv2，并且提出了“功”的概念。 直到19世纪中叶，随着能量概念的广泛使用，英国科学家开尔文才把mv2/2定义为动能。 4.标矢性： 焦耳(J) 2.表达式： 1.定义： 一、动能 物体由于运动而具有的能量 1 2 mv2 Ek= 3.单位： 标量， 只有正值 注意： ②相对性，一般以地面为参考系 ①瞬时性，是状态量， l 思考2：设质量为 m 的某物体在粗糙水平面上运动，在推力F 的作用下发生一段位移L，物体所受的摩擦力为f。速度由v1 增加v2 ，如图所示。试寻求这个过程中力 F 、f、合力做的功与v1、v2 的关系？ v1 v2 L W合= (F-f)L F-f= F合 L= W合= ma = v22-v12 2a v22-v12 2a 1 2 mv12 1 2 mv22 =ma F f 二、动能定理 1.内容: 合力在一过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。 2.公式: W合= 1 2 mv22 1 2 mv12 = Ek2- Ek1 注意: =ΔEk2 ②EK1、EK2对应初末位置，功对应整个过程。 ①合力做正功，即W合＞０，Ek增大； 合力做负功，即W合＜０，Ek减小。 N 【典例1】一质量为m的物体，在斜向上的拉力F作用下在水平面上由静止开始运动，其方向与水平方向成θ，物体与地面的动摩擦因素μ，物体在地面上运动了一段位移L，求此时物体的速度？ F θ L 解： mg f μN N= f= mg-Fsinθ =μ(mg-Fsinθ) FLcosθ+ (-μ(mg-Fsinθ)L) = 1 2 mv2 -0 Fcosθ-f=ma L= v2-0 2a 动理: WF+Wf=∆EK 牛二: 得:V= 2FLcosθ-2μ(mg-Fsinθ) m 得:V= 2FLcosθ-2μ(mg-Fsinθ) m 【典例2】一小球质量m=1kg，从四分之一的粗糙圆弧轨道静止滑下，，到达低端时V=2m/s，如图所示，其半径为R=1m。g=10m/s2 ,求小球滑倒低端时摩擦力做的功？ R v 解：由动能定理得 1 2 = mv2 -0 得： Wf= mg mgR+ N f 0+ WG+WN+Wf=∆EK Wf 1 2 mv2 -mgR =-8J 二、动能定理 1.内容: 合力在一过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。 2.公式: W合= 1 2 mv22 1 2 mv12 = Ek2- Ek1 注意: =ΔEk2 ③既适应直、曲线运动；也适用恒、变力做功 ①合力做正功，即W合＞０，Ek增大； 合力做负功，即W合＜０，Ek减小。 ②EK1、EK2对应初末位置，功对应整个过程。 【典例3】如图所示，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。 解: A B C R mg N f mg N/ f/ A-B: mgR+ Wf -μmgL= = -0 mgR+ 得： Wf= 思考：求AB段克服摩擦力的功 W克f= 0-0 1 2 mv2 B-C: 0- 1 2 mv2 -6J 法2:A-C Wf+ (-μmgL)= 得： Wf= -6J 6J 二、动能定理 1.内容: 合力在一过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能