7.3动能 动能定理 课件-2024-2025学年高一下学期物理沪科版（2019）必修第二册

7.3动能 动能定理 思考：为什么高空抛物的危害如此之大？与哪些因素有关？ 2 动能：物体由于运动而具有的能量。 动能 质量一定时：物体的速度越大，动能越大 速度一定时：物体的质量越大，动能越大 思考：如何准确计算一个物体的动能呢？ 物体动能的表达式 情景1：如图所示，物体的质量为 m，在恒定合外力 F 的作用下发生一段位移 s，速度由 vA 增加到 vB ,推导出力 F 对物体做功的表达式。 F F s vA vB 合外力做的功： 物体做匀加速直线运动： 位移速度关系： 4 物体动能的表达式 1.定义：物体由于物体运动而具有的能量。 3.单位：焦耳（J） 1J=1kg·m2/s2 4.标量：遵从代数运算法则，且只有正值。 5.状态量: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。 2.表达式： 5 动能与速度的关系 A Ｄ C B 思考：小球水平面内做逆时针匀速圆周运动，试问： （1）小球在A、B、C、D四点的速度是否相同？ （2）小球在A、B、C、D四点的动能是否相同？ 速度是矢量，动能是标量。 物体的速度改变，动能不一定改变； 物体的动能改变，物体的速度大小一定改变。 6 例1、（多选）对质量一定的物体，下列说法正确的是（ ） A、速度发生变化时，动能一定发生变化 B、速度发生变化时，动能不一定发生变化 C、速度不变时，其动能一定不变 D、动能不变时，速度一定不变 BC P70.拓展视野 设风力发电机叶片长度为 r、空气均匀且密度为 ρ、风速恒为 v。时间 t 内流经叶片的空气都在图中长为 d 的圆柱体内，该柱体的底面积为 A = πr 2 。设圆柱体中的空气质量为 m，这些空气的动能为 动能定理的推导 情景2：如图所示，物体的质量为 m，在不停变化的合外力 F 的作用下发生一段位移 l，速度由 vA 增加到 vB.推导出力 F 对物体做功的表达式。 F F l vA vB vA vB v1 v2 v3 ...... vn-1 F1 F2 F3 Fn ...... 加和 化变为不变 9 动能定理的推导 情景3：如图所示。物体的质量为 m，在不停变化的合外力 F 的作用下做曲线运动，速度由 vA 增加到 vB.推导出力 F 对物体做功的表达式。 加和 化曲为直 vA vB vA v1 v2 vn-1 vB v3 10 动能定理 1.内 容：物体受到的合力所做的功等于物体动能的变化量。 2.表达式： 合力做的功； 各力做功的代数和。 动能的变化量 因 果 3.合外力对物体做正功，物体动能增加； 合外力对物体做负功，物体动能减少。 11 [判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”] (1)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。( 　) (2)物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。( 　) (3)物体的动能增加，合外力做正功。(　 　) (4)物体的动能不变，所受的合外力必定为零。(　 　) × √ √ × 练习： 【例题】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。 l F牵 f 阻 x o v G FN （法一：动力学方法求） （法二：利用动能定理） m =7.0×104kg， 已知： l=2.5×103m， v0=0， v=80m/s， ，g=10m/s2。 求牵引力 F ①F－f 阻 =ma ② 根据牛顿第二定律：F合=F－ f 阻=ma 由v2-0=2al得： 由以上两式得：F=1.04×105N 方法一：动力学方法： l F牵 f 阻 o G FN x 解： 对飞机受力分析和运动分析： v v0=0 解：根据动能定理： 方法二：利用动能定理 l F牵 f 阻 x o v G FN F合=F－ f 阻 联立上式，代入数据 W合=F合lcosα F=1.04×105N 从这个例题可以看出，动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它处理问题常常比较方便。 用动能定理解题的步骤 （1）确定研究对象； （2）根据运动过程确定各力做功的情况； （3）确定物体初状态和末状态的动能； （4）根据已知条件列出表达式求得结果。 示例 如图 7-25 所示，长为 l 的轻质细绳下端悬挂一质量为 m的小球，用大小为 F 的水平拉力将小球由静止开始从最低点 A 拉至B 点，∠AOB = θ，在此过程中细绳始终绷直。若不计空气阻力，求小球到达 B 点时的速度大小 v。 $$