8.3 动能和动能定理-2023-2024学年高一物理备课高效互动课件（人教2019必修第二册）

8.3 动能和动能定理 高中物理必修二 第八章 机械能守恒定律 一、动能 1、动能的概念： 物体由于运动而具有的能叫做动能。 2、物体的动能的影响因素： 质量相同时，速度越大，物体的动能越大。 速度相同时，质量越大，物体的动能越大。 一、动能 思考：列车的动能如何变化？变化的原因是什么？ 磁悬浮列车在牵引力的作用下（不计阻力），速度逐渐增大 一、动能 3、外力做功：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 ，速度从v1 增加到v2 (阻力不计），尝试用m、v表示力F的功。 F v1 F v2 l G FN 一、动能 WG=mgh1-mgh2 对照可知 必然是一种能量，而且是 与物体的质量和速度相关的能量。 就是我们 探究的动能的表达式。 W= - EK 对照 一、动能 4、动能的表达式Ek＝ 。其单位与功的单位相同，在国际单位制中为焦耳，符号为J。 5、动能是标量，没有负值。 6、动能是状态量，与物体的运动状态相对应。 7、动能具有相对性，选取不同的参考系，物体的速度大小不同，动能也不同，一般以地面为参考系。 二、动能定理 W合＝Ek2－Ek1 合力做的功 末态的动能 初态的动能 W合= - mv12 1 2 mv22 1 2 1、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。 合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1 ，动能增大 合力做负功，即W合＜０，Ek2＜Ek1 ，动能减小 位移与速度相对同一参考系---通常选地面 二、动能定理 W合＝Ek2－Ek1 过程量 状态量 状态量 既适用于直线运动，也适用于曲线运动； 既适用于恒力做功，也适用于变力做功； 既适用于单个物体，也适用于多个物体； 既适用于一个过程，也适用于整个过程。 （2）动能定理的适用范围： （1）做功的过程伴随着能量的变化。 2、动能定理的理解： 二、动能定理 （3）如果合外力对物体做功，物体动能发生变化，速度一定发生变化；而速度变化动能不一定变化，比如做匀速圆周运动的物体速度方向时刻变化，但所受合外力对物体不做功。 （4）物体受变力作用且做曲线运动时，可将运动过程分解成许多小段，认为物体在每小段运动中受到的都是恒力，运动的轨迹为直线，同样可推导出动能定理的表达式。 三、动能定理的简单应用 例1、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 1/50 。g取 10 m/s2，求飞机平均牵引力的大小。 分析 本题已知飞机滑跑过程的始、末速度，因而能够知道它在滑跑过程中增加的动能。根据动能定理，动能的增加等于牵引力做功和阻力做功的代数和。如图 ，在整个过程中，牵引力对飞机做正功、阻力做负功。由于飞机的位移和所受阻力已知，因而可以求得牵引力的大小。 三、动能定理的简单应用 解 以飞机为研究对象， 设飞机滑跑的方向为x轴正方向。飞机的初动能Ek1＝0，末动能 ，合力 F 做的功 根据动能定理 ,有 由于 把数值代入后得到 飞机平均牵引力的大小是 1.04×105N。 三、动能定理的简单应用 3、应用动能定理解题的一般步骤： 4、动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，只关注某过程的初、末状态，不需考虑过程细节，尤其是求多过程、瞬间过程更有优势！ 例2、如图，质量为m=2kg的环套在光滑竖直的杆AB上，能无摩擦的上下滑动，现通过定滑轮用细绳以F=60N的恒力拉环，不计细绳与滑轮间的摩擦，若环在A点时速度为vA=3m/s，则环到达B点时的速度vB多大？ 三、动能定理的简单应用 三、动能定理的简单应用 W合= EkB – EkA 解：以环为研究对象，环受重力、支持力、绳的拉力作用，其中杆的支持力对环不做功.由动能定理得： 即： WF +WG = EkB – EkA 滑轮右侧绳头位移s=2m，∴ F对绳做的功W=Fs=120J 由于绳的能量传输作用， ∴ 绳对环做功WF =120J WF +（ –mgh）= mvB2 –　mvA2 代入数据得VB =7m/s 5、动能定理的优越性   牛顿运动定律 动能定理 适用条件 只能研究物体在恒力作用下做直线运动的情况 对于物体在恒力或变力作用下做直线运动或曲线运动的情况均适用 应用方法 要考虑运动过程的每一个细节 只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能 三、动能定理的简单应用 三、动能定理的简单应用 运算方法 矢量运算 代数运算