人教版（2003）高中物理必修二第七章机械能守恒定律—— 动能和动能定理

7动能和动能定理 实验探究做功与小车速度变化的关系实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系橡皮筋小车打点计时器纸带木板铁钉复习引入： 上节课结论：上式中的W是谁做的功？又做了多少功？上式中的比例系数等于几？比例系数是什么？ 动能与质量和速度的定量关系如何呢？理论探究 动能的决定因素 光滑水平面上一物体质量为m，在与运动方向相同的恒力F作用下物体发生一段位移L，速度由增加到(如图)合作讨论 根据牛顿第二定律 从上面式子可以看出，当V1=0时，与上一节课的结果一致。所以应该是我们寻找的动能的表达式。功的表达式为： 从上面式子可以看出，很可能是一个具有特定意义的物理量。因为这个量在过程终了时和过程开始时的差，刚好等于力对物体做的功，所以应该是我们寻找的动能的表达式。功的表达式为： 1.定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。2.动能的大小：3.单位：焦（J）4.说明：（1）动能是标量，只有大小，没有方向。（2）动能只有正值，没有负值。一、动能 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。 课堂练习我国在1970年发射的第一颗人造地球卫星，质量为173Kg,做匀速圆周运动的速度为7.2km/s，它的动能是多少？ 例1.下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是()A．甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍B．甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍C．甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍D．质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向西运动CD 有了动能的表达式后，前面我们推出的就可以写成这个式子表明什么问题呢?请你用文字叙述一下。表明：力（合外力）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。这个结论就叫做动能定理。 二、动能定理内容：力（合力）)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。1.物体动能的变化：2.表达式：3.公式中各量的物理意义 外力的总功末状态动能初状态动能1、合外力做功。2、外力做功之和。动能变化和某一过程（始末状态）相对应。“=”反映了动能的变化用合外力对物体所做的功来量度。 小组合作讨论1.当力对物体做正功时，物体动能如何变化？2.当力对物体做负功时，物体动能如何变化？物体动能增加物体动能减少 二、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的动能的变化，这个结论叫做动能定理。 对动能定理的理解1.动能定理中的功是合外力做的总功总功的求法：（1）W合=F合lcos（为合外力与运动方向的夹角）（2）W合=W１＋W2＋…＋Wn2.合外力做正功，动能增加合外力做负功，动能减少3.适用范围：无范围，也无限制，应用最广泛！不管恒力、变力做功；直线、曲线运动；是否接触；时间长短…… 例2.一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103kg，当起飞过程中从静止开始滑跑的路程为l＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度v＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的k倍(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力。 解：①常规方法②动能定理法 课堂小结动能的表达式1．动能的表达式:2．动能的单位：J标量动能定理1．推导过程2．内容：合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。3．公式表示:W总＝△Ek动能定理的应用动能和动能定理 课后思考1.根据解题过程，归纳总结用动能定理解题的一般步骤。2.完成教材73页例2，并思考：做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，或从一个物体转移到另一个物体的过程。在这道题中，阻力做功，汽车的动能到哪里去了？动能和动能定理 请同学们收集在实际生活中，什么情况下人们希望增加物体动能，什么情况下人们希望减少物体动能？课外收集： 作业问题与练习：P742.3.4 1.选择研究对象，分析研究对象的受力情况。2.计算研究对象所受各力在运动过程中对物体做功的大小和正负。3.明确物体在运动过程中始、末状态动能的值。4.根据动能定理，列出具体方程式。5.代入数值，计算结果。关键：1.正确计算物体所受外力做的总功；2.明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。三、解题要点 总结：动能定理不涉及物理运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初末状态有关。在处理物理问题时，应优先考虑应用动能定理。 BC1.质量一定的物体（）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 2.一质量为1kg的物体被人用手由静止向上托高1m，这时物体的速度是2m/s，下列说法正确的是()A.手对物体做功10JB.合外力对物体做功12JC.合外力对物体做功2JD.物体克服重力做功2JC 3.质量为8g的子弹以400m/s的速度水平射入厚度为5cm的钢板，射出后的速度为100m/s，求子弹克服阻力所做的功以及子弹受到的平均阻力。 子弹 vv0解：子弹射入钢板的过程中，在竖直的方向受到的重力和支持力的作用互相抵消，在水平方向受到阻力为Ff，如图所示。根据动能定理得Ff子弹克服阻力做功为600J 解：汽车在运动过程中共受四个力的作用，如图所示。FGFNFf重力和支持力不做功,只有牵引力和阻力做功。WF=Fs,Wf=Ffscos180º=–0.02mgs4.汽车在水平的高速公路上做匀加速直线运动，通过100m的距离后，速度由10m/s增加到30m/s，汽车的质量为2×103kg，汽车前进时所受的阻力为车重的0.02倍,求汽车牵引力所做的功以及牵引力大小。 根据动能定理得由WF=Fs得牵引力大小为 5.一铅球从高出地面H米处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至地面后陷入地面h米深处停止，若球的质量为m，求球在落入地面以下的过程中受到的平均阻力？hH 解法一：分段列式自由下落：沙坑减速：解法二：全程列式 6.某人从距地面25m高处斜上抛出一小球，小球质量100g，出手时速度大小为10m/s,落地时速度大小为16m/s，取g=10m/s2，试求：(1)人抛球时对小球做多少功？(2)小球在空中运动时克服阻力做功多少？V0HV 解：(1)人抛球：(2)球在空中：注意：列式时要注意W合和△Ek的正负代入数据解得所以克服阻力做了17.2J的功 投篮 7.质量为m的跳水运动员从高为H的跳台上以速率v1起跳，落水时的速率为v2，运动中受到空气阻力，那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做的功是多少？V1HV2解：对象—运动员过程---从起跳到落水受力分析---如图所示fmg由动能定理所以克服阻力做功为 导弹的动能 风的动能应用：风力发电 飞针穿玻璃扑克穿木板生活中的动能 1.动能：物体由于运动而具有的能。2.动能定理:合外力对物体做的总功，等于物体动能的变化。 3.应用动能定理解题步骤:(1)确定研究对象及运动过程(2)分析物体在运动过程中的受力情况，明确每个力是否做功，是做正功还是负功(3)明确初状态和末状态的动能，写出始末状态动能的表达式(4)根据动能定理列原始方程求解。 1.正确理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算。2.正确理解动能定理，知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算。3.会进行动能定理的推导。4.会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的步骤。