第03讲 动能和动能定理（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（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 人教版(2019)必修 第二册 Directory 目录 动能定理 01 新课引入 03 02 动能的表达式 课堂练习 04 conclusion 新课引入 01 观察与思考 与物体的质量和速度有关 物体的动能与哪些因素有关？是什么样的关系？ 结论：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。 思考与讨论 动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢？ 重力做功WG 重力势能mgh 弹力做功WF ？力做功 W 弹性势能kx2/2 动能表达式？ conclusion 动能的表达式 02 情景一 在光滑水平面上质量为m的物体，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试寻求这个过程中外力做的功与v1、v2的关系？ F v1 F v2 l 情景1 G FN 情景一 F v1 F v2 l 情景1 G FN 情景二 在粗糙水平面上质量为m的物体，物体所受摩擦力恒为f，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试寻求这个过程中外力做的功与v1、v2的关系？ l F v2 F v1 f f G FN 情景2 情景二 l F v2 F v1 f f G FN 情景2 总结与发现 初态和末态的表达式均为“mv2/2”，这个“mv2/2”代表什么？ W＝ mv22－ mv12 末态 初态 1.动能的表达式 (1)定义：在物理学中用 这个量表示物体的动能。 (2)公式： (3)单位：在国际单位制中是焦耳，符号为J。1 kg(m/s)2＝1 N·m＝1 J。 2.动能的理解 (1)动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。 (2)动能是状态量。V是瞬时速度，在某一时刻，物体具有一定的速度，也就具有一定的动能。 (3)动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，一般都以地面为参考系研究物体的运动。 conclusion 动能定理 03 1.动能定理的内容及理解 (1)内容：外力在一个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=Ek2－Ek1 如果物体受到几个力的共同作用，W即为合力做的功，它等于各个力做功的代数和。 (3)物理意义：动能定理指出了合外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即若合外力做正功，物体的动能增加，若合外力做负功，物体的动能减小，做了多少功，动能就变化多少。 新课讲授 1.动能定理的内容及理解 (4)实质：动能定理从能量变化的角度反映了力改变运动的状态在空间上的累积效果。 (5)适用范围：动能定理是物体在恒力作用下，并且做直线运动的情况下得到的，当物体受到变力作用，或者做曲线运动时，可以采用把整个过程分成许多小段，也能得到动能定理。 新课讲授 2.典例解析 【例题1】一架喷气式飞机，质量m =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 v =80m/s，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g取10m/s2，求飞机受到的牵引力。 新课讲授 2.典例解析 解：设飞机做匀加速直线运动，受到重力、支持力、牵引力和阻力作用 根据牛顿第二定律：F合=F-kmg=ma 由v2-02=2al得：a=v2/2l 由以上两式得：F=1.04×105N v0=0m/s v=80m/s l=2.5×103m F f N G 方法一：利用牛顿第二定律和运动学公式 新课讲授 2.典例解析 v0=0m/s v=80m/s l=2.5×103m F f N G 方法二：利用动能定理 解：根据动能定理： F=1.04×105N 新课讲授 2.典例解析 应用动能定理解题的步骤： 新课讲授 2.典例解析 【例题2】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实（如图）。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为300N，方向都与竖直方向成370，重物离开地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg，g取10m/s2，cos370=0.8。求： （1）重物刚落地时的速度是多大？ （2）重物对地面的平均冲击力是多大？ 新课讲授 2.典例解析 解：(1)两根绳子对重物的合力大小为： 故甲至丙只有绳子的拉力做功，由动能定理得： 解得： （2）由丙到丁的过程中，由动能定理得： conclusion 课堂练习 04 1．如图所示，质量为m的小球从M点以与水平方向成30°角、大小为v0的速度朝右上方射出。不计空气阻力，则小球到最高点时的动能为（　　） A． B． C． D． D 【答案】D 【详解】小球做斜抛运动，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀速直线运动，当小球运动到最高点时，小球竖直分速度恰好减为0，小球的速度恰好等于水平分速度，则在最高点小球的速度为此时小球的动能为解得故选D。 2．在某一段水平的雅西高速公路上，甲、乙两辆质量相等的小汽车某时刻由同一地点沿直线运动，它们运动的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两车运动的方向相反 B．甲、乙两车运动的加速度相同 C．甲、乙两车在0到2t0内动能的变化量相等 D．甲、乙两车在相等时间内速度的变化量大小相等 D 【答案】D 【详解】A．由图像可知甲、乙两车运动的方向相同，都为正方向，故A错误； BD．根据图像的斜率表示加速度，可知甲、乙两车运动的加速度大小相等，方向相反，根据可知甲、乙两车在相等时间内速度的变化量大小相等，故B错误，D正确； C．0到2t0内甲车的动能的变化量大小为0到2t0内乙车的动能的变化量大小为故C错误。故选D。 3．质量为0.5kg的足球以1m/s速度水平撞击墙壁，又以m/s速度弹回。若以足球的初速度方向为正方向，则在碰撞过程中足球的速度变化量以及动能的变化量为（　　） A．0，0.5J B．m/s，0 C．2m/s，0 D．m/s，0.5J B 【答案】B 【详解】碰撞过程中足球的速度变化量动能的变化量，ACD错误；B正确。故选B。 4．如图，某学习小组用三个完全相同的小球A、B、C做如下的研究：A、B、C位于同一高度h处，A做自由落体运动，B沿固定的光滑斜面由静止滑下，C做平抛运动。以上运动均忽略空气阻力，三个小球从开始运动到落地前的过程中，下列说法正确的是（　　）   A．运动时间相等 B．落地时的速度大小相等 C．动能的变化量相等 D．落地前瞬间重力的功率相等 C 【答案】C 【详解】A．C在竖直方向做自由落体运动，根据解得可知A、C运动时间相等，对B有，解得可知即AC运动时间相等，且小于B运动时间，故A错误； B．对AB，根据动能定理有解得对C，根据动能定理有解得可知即AB落地时的速度大小相等，且小于C的落地速度，故B错误； C．ABC在运动过程中，均只有重力做功，根据动能定理有可知，ABC动能的变化量相等，故C正确； D．根据上述，AC在竖直方向做自由落体运动，A的落地速度与C落地的竖直分速度相等，根据可知，AC落地前瞬间重力的功率相等，根据上述可知，AB落地的速度大小相等，但B落地速度与水平方向夹角等于斜面倾角，根据可知，B落地前瞬间重力的功率小于A落地前瞬间重力的功率，即AC落地前瞬间重力的功率相等，且大于B落地前瞬间重力的功率，故D错误。故选C。 5．质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一水平轻弹簧O端相距s，如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧接触后，弹簧的最大压缩量为x，重力加速度为g，则从开始接触到弹簧被压缩至最短（弹簧始终在弹性限度内），物体克服弹簧弹力所做的功为（　　） A．mv02－μmg（s＋x） B．mv02－μmgx C．μmgs D．μmg（s＋x） A 【答案】A 【详解】设物体克服弹簧弹力做功为，从开始接触到弹簧被压缩至最短，根据动能定理可得解得物体克服弹簧弹力所做的功为故选A。 6．如图所示，甲、乙两个小物体从同一高度分别沿斜面、下滑，两物体与接触面的动摩擦因数均为μ，斜面与水平面接触处有光滑的小圆弧相连。若物体甲由静止下滑运动到水平面上的P点静止，则乙物体由静止下滑，当其运动到水平面时，将停在（　　） A．P点右侧 B．P点 C．P点左侧 D．无法确定 B 【答案】B 【详解】设斜面倾角为θ，长度为l，高度为h，甲在水平面滑行s后静止，全程由动能定理可得mgh－μmglcosθ－μmgs＝0整理得mgh－μmg(lcosθ＋s)＝0其中lcosθ为斜面在水平方向的投影，可得gh－μgs水平＝0由于斜面的高度与斜面相同，可知乙物体由静止下滑至水平面静止时水平位移与甲物体相同，故乙物体运动到Р点停止运动。故选B。 本节结束 谢谢观看 $$