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 8.3 动能和动能定理 课程标准 通过力对物体做功的分析确定动能的表达式，加深对功能关系的理解。 能够从功的表达式、牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理。 理解动能定理。 能运用动能定理解释生产生活中的现象或者解决实际问题。 教学重难点 动能的表达式的得出过程。 动能定理的推导过程以及对动能定理的理解。 灵活运用动能定理解决实际问题。 如图所示是古代战争中攻击城门的战车,战车上装有一根质量很大的圆木,有很多士兵推着战车使圆木以很大的速度撞击城门,轻而易举地将城门撞破。 一、动能 (1)撞破城门依靠圆木的什么能量? (2)为了增加圆木撞破城门的能量,对圆木的质量和速度有什么要求? 实验探究：物体动能的大小与哪些因素有关 扑克穿木板 结论： 运动物体可对外做功，质量和速度越大，物体对外做功的能力也越强，动能越大。 思 二、动能的表达式 思考？：质量为m的物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F作用下发生一段位移l，速度由V1增加到V2，这个过程中恒力F做功多少？（小组讨论） a F V2 F L V1 动能 外力做功 其它能 功是能量转化的量度！ 由牛顿第二定律 运动学公式 末状态动能 初状态动能 二、动能的表达式 1.定义:物体由于运动而具有的能叫动能。 2.内容：物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。 3.表达式: 4.单位:与功的单位相同,国际单位为焦耳,1J=1N·m=1kg·m2/s2。 1.动能的特征 (1)是状态量:与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。 (2)具有相对性:选取不同的参考系,物体的速度不同,动能也不同,一般以地面为参考系。 (3)是标量:只有大小,没有方向;只有正值,没有负值。 2.动能的变化 为物体动能的变化量,也称作物体动能的增量,表示物体动能变化的大小。 对动能的理解 课堂练习 [例1] (多选)对于质量不变的物体而言,对其具有的动能的分析正确的是 (　 　) A.该物体动能大小与参考系的选取有关 B.如果物体的速度改变,则该物体的动能一定改变 C.如果该物体速度的方向不变,则该物体的动能一定不变 D.如果该物体速度的大小不变,则该物体的动能一定不变 AD 解析:因速度的大小与参考系的选取有关,故动能的大小也与参考系的选取有关,A正确;速度是矢量,速度变化时可能只有方向变化,而大小不变,动能是标量,所以速度只有方向变化时,动能不变,B、C错误,D正确。 规律总结 三、动能定理 1、内容： 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。 2、表达式： 说明:式中W为合外力做的功,它等于各个力做功的代数和。 3.适用范围 既适用于恒力做功,又适用于变力做功,既适用于直线运动,又适用于曲线运动。 (1)表达式W=ΔEk中 的W为外力对物体做的总功。 (2)动能定理描述了做功和动能变化的两种关系。 ①等值关系:物体动能的变化量等于合力对它做的功。 ②因果关系:合力对物体做功是引起物体动能变化的原因,做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程,转化了多少由合力做的功来度量。 对动能定理的理解 [例2] 关于动能定理,下列说法正确的是(　 　) A.某过程中合力的总功等于各力做功的绝对值之和 B.只要合力对物体做功,物体的动能就一定改变 C.在物体动能不改变的过程中,动能定理不适用 D.动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程 B 解析:公式W=ΔEk中W为合力做的功,也可以是各力做功的代数和,A错误,B正确;动能不变,只能说明合力的总功W=0,动能定理仍适用,C错误;动能定理既适用于恒力做功,也适用于变力做功,D错误。 知识巩固 一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0×104kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移L达到2.5×103m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的。g 取 10 m/s2，求飞机平均牵引力的大小。 【例题 1】 三、动能定理 [解题步骤] 动能定理不涉及运动过程的加速度和时间，处理问题比牛顿定律方便 1.明确对象和运动过程； 2.受力分析(注意哪些力做功哪些力不做功)； 4.确定物体的初、末态的动能； 6.求解方程、分析结果。 总功 动能变化 3.确定合力对物体做的功，求出总功(或分力功的代数和)。 5.根据动能定理列出方程W合＝Ek2-Ek1 四、动能定理的应用 [例3] 如图所示,质量为1 kg的物块在恒定的水平拉力作用下,由静止开始沿水平地面向右运动2 m的距离,此过程拉力做功为 12 J,此后撤去拉力。已知物块与地面之间的动摩擦因数为0.2,g取10 m/s2。求: (1)拉力的大小