2019-2020学年新教材高中物理 第八章 机械能守恒定律 第3节 动能和动能定理课件 新人教版必

第3节动能和动能定理这些物体动能变化的原因是什么？动能如何定量表述？外力做功动能的变化感知动能Fv1Fv2l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。试寻求这个过程中外力做的功与动能的关系。情景1若地面粗糙，物体所受摩擦力恒为f，这个过程中外力做的功与动能的关系又会如何？GFNlFv2Fv1ffGFN情景2理论探究Fv1Fv2l情景1GFN1．外力对物体做的功是多大？2．物体的加速度是多大？3．物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？4．结合上述三式能推导出什么关系式？lFv2Fv1ffGFN情景2理论探究FlWmaFavvl2212221222121mvmvWFv1Fv2l情景1GFN2122F2121mvmvFlW21222121-mvmvflFlW总Fv1Fv2l情景1GFNlFv2Fv1ffGFN情景221222121mvmvW221mvEk动能初态和末态的表达式均为“”，这个“”代表什么？221mv221mv2221mvmgh上述结论的推导是在恒力做功、直线运动过程中得出的，若做功过程对应一个曲线运动的路径，该结论还成立吗？GO21222121mvmvW简化0TW21222121mvmvW01v02121mvAB纷繁复杂的物理现象背后隐藏着简单的规律21222121mvmvW情景3Fv1Fv2l情景1GFNlFv2Fv1ffGFN情景2GO01vAB(1)概念：物体由于运动而具有的能量(2)大小：Ek=mv2/2(3)单位：J1J=1kg·m2/s2(4)动能是标量，是状态量(5)动能具有相对性，只能取正值动能动能定理1、动能：高速飞行的子弹有很大的杀伤力，二战中法国飞行员误抓敌机射来的子弹却安然无恙，是何原因？质量一定的物体1．速度变化，动能是否一定变化？2．动能变化，速度是否一定变化？知识建构2、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。3：表达式：kkkEEEW1221222121mvmvW合力做的功末态的动能初态的动能4、理解：(1)因果关系:前因后果(2)数量关系:功能互求(3)同一性:l与v相对同一参考系---通常选地面①W＞0，Ek2__Ek1，△Ek——0②W＜0，Ek2__Ek1，△Ek——0＞＞＜＜kkkEEEW12加深拓展【例1】如图为高速摄影机拍摄到的子弹穿过苹果瞬间的照片。子弹击中苹果前的瞬间速度约为900m/s，穿出苹果瞬间的速度约为为800m/s，子弹的质量约为20g，在苹果中穿行的路径约为10cm。试估算子弹穿过苹果的过程中对苹果的平均冲力？拓展应用解：对子弹由动能定理有1选对象212221-21mvmvflN107.1242221lmvmvf得：v2确定各力做功4列方程2受力分析动能定理GFN由牛顿第三定律，苹果受的平均冲力为N107.14F3分析运动，定初末f总结：动能定理解题步骤1、定对象，选过程；2、析受力，算总功；3、知运动，定初末；4、列方程，细求解。1．定义：物体由于运动而具有的能，叫动能2．公式：3．动能是标量，是状态量4．单位：焦（J）1．内容：合外力所做的功等于物体动能的变化2．表达式：3．解题步骤：（1）定对象，选过程；（2）析受力，算总功；（3）知运动，定初末；（4）列方程，细求解。动能定理动能k2k1kWEEE2k12Emv动能动能定理课堂小结题1关于动能的理解，下列说法正确的是（）A.动能是普遍存在的机械能的一种基本形式，运动物体都具有动能B.公式Ek=mv2中，v是物体相对于地面的速度，且动能总是正值C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化D.动能不变的物体，一定处于平衡状态AC常考题型题组一对动能和动能变化量的理解动能的特点（1）动能与速度①动能或速度都与参考系的选取有关，即速度或动能具有相对性；②动能与速度都是状态量，具有瞬时性；③速度是矢量，动能是标量：动能只与速度大小有关，与速度方向无关，仅是速度方向变化时，动能不变。（2）动能只能为正值，但动能的变化量kE=221mv2-211mv2可以为负值。题2从地面竖直向上抛出一只小球，小球运动一段时间后落回地面。忽略空气阻力，该过程中小球的动能Ek与时间t的关系图象是（）AADCB解析：小球做竖直上抛运动时，速度v=v0-gt，根据动能2k12Emv得2k012Emvgt，Ek是t的二次函数，图象为开口向上的抛物线。【点拨】本题四个图像反映同样的定性关系：kE随t先减小后增大，要具体作出判断，需写出kE随t变化的函数关系式。题3关于做功和物体动能变化的关系，下列说法正确的是（）A.只要有力对物体做功，物体的动能就增加B.只要物体克服阻力做功，它的动能就减少C.动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化D.力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差题组二对动能定理的理解D【解题依据】（1）动能定理说明，合力做功是物体动能变化的原因，物体动能的变化用合力的功来量度。（2）式中W0，kE0（动力做功使动能增加）；W0，kE0（阻力做功使动能减少）。题4某雪上项目运动员在一次自由式滑雪空中技巧比赛中，沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J，他在此过程中（）A.动能增加了1900JB.动能增加了2000JC.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000JC【解题通法】一种力做的功对应着一种形式的能的变化（1）根据重力做功判断重力势能的变化。（2）根据合力做功判断动能的变化。题组三动能定理的基本应用题5质量M=4.0×104kg的飞机，从静止开始沿平直的跑道滑行，当滑行距离L=1.6×103m时，达到起飞速度v=60m/s。问：（1）起飞时飞机的动能多大？（2）若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？【解】（1）起飞时飞机的动能为：Ek=212Mv=12×4.0×104×602J=7.2×107J。（2）根据动能定理得：FL=Ek-0，解得：F=kEL=737.210N1.610=4.5×104N。应用动能定理解题的步骤（1）确定研究对象和研究过程，动能定理的研究对象一般是单个物体，如果是系统，那么系统内的物体运动状态要一致。（2）对研究对象进行受力分析。（3）写出该过程中合力做的功或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体的受力情况有变化，要分别写出在各个阶段中力做的功。（4）写出物体的初、末动能。（5）按照动能定理列式并求解。06［2019·济南一中高一检测］飞机起飞过程中，速度从v增大到2v，合外力做功为W1；速度从2v增大到3v，合外力做功为W2。则W1与W2的比值为（）A.1∶1B.1∶3C.3∶5D.4∶9C解析：根据动能定理得：W1=2122mv-212mv=232mv，W2=2132mv-2122mv=252mv，则W1∶W2=3∶5。易误警示：功与能量变化相对应，合力做功之比等于动能变化量之比，不等于动能之比，也不等于速度或速度变化量之比。题组四用动能定理解决变力做功问题题7［2019·北京师大附中高一期末］［多选］质量为m的汽车在平直公路上行驶，发动机的功率P和汽车所受阻力的大小f均恒定不变。在时间t内，汽车的速度由v0增加到最大速度vm，汽车前进的距离为s，则在这段时间内可以表示发动机所做功W的计算式为（）ADA.W=PtB.W=fsC.W=2m12mv-2012mvD.W=2m12mv+fs-2012mv【解析】A对，B错：由于发动机功率恒定，则经过时间t，发动机所做的功W=Pt。C错，D对：车速从v0到最大vm的过程中，由动能定理可知W-fs=2m12mv-2012mv，解得：W=2m12mv-2012mv+fs。【点评】（1）本题给出了牵引力做功的两种求法：①根据WPt求解；②根据动能定理求解。（2）本题易错点较多，如将总功当成了牵引力的功、用阻力代替了牵引力等。题8一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示。则力F所做的功为（）A.mglcosθB.FlsinθC.mgl（1-cosθ）D.Fl（1-sinθ）C解析：小球的运动过程是缓慢的，因而小球在任何时刻均可看成平衡状态，力F的大小在不断变化，F是变力。对小球，由动能定理可得：WF-mg（l-lcosθ）=0，则WF=mgl（1-cosθ）。题组五用动能定理解决多过程问题题9冰壶场地如图所示，假设质量为m的冰壶在运动员的操控下，先从起滑架A点由静止开始加速启动，经过投掷线B时释放，以后匀减速自由滑行刚好能滑至营垒中心O停下。已知A、B相距𝐿1，B、O相距𝐿2，冰壶与冰面各处的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。求：（1）冰壶运动的最大速度；（2）在AB段，运动员水平推冰壶做的功W。【解】（1）冰壶在B点有最大速度，设为maxv，在BO段运用动能定理有：2mgL=0-2max1mv2，解得maxv=22gL。（2）方法一全过程运用动能定理。对AO过程：12WmgLL=0，解得12WmgLL。方法二分过程运用动能定理。对AB段：1WmgL=2B1mv2-0。对BO段：2mgL=0-2B1mv2。解以上两式得12WmgLL。1水平面问题题10某人用力将一质量为m的物体从离地面高度为h的地方竖直上抛，物体上升的最大高度为H（相对于抛出点）。设物体抛出时初速度为v0，落地时速度为vt，那么此人在抛出物体过程中（抛出过程重力做功忽略不计）对物体所做的功为（空气阻力不计）（）A.mgHB.mghC.mvt2-mghD.mv02ACD解析：A对，B错：从开始上抛到物体上升到最高点，由动能定理得：W-mgH=0，故W=mgH。C对：全过程分析，人对物体的力和重力对物体做功，且已知初动能和末动能，由动能定理可得W+mgh=212tmv-0，解得人对物体所做的功W=212tmv-mgh。D对：在人抛出物体的过程中，由动能定理可得：W=2012mv。2竖直面问题题11［2019·全国Ⅲ卷］从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。该物体的质量为（）A.2kgB.1.5kgC.1kgD.0.5kgC解析：画出运动示意图，如图所示，设阻力为f，据动能定理知A→B（上升过程）：EkB-EkA=-（mg+f）hC→D（下落过程）：EkD-EkC=（mg-f）h整理以上两式得：mgh=30J，解得物体的质量m=1kg。选项C正确。题12［2016·浙江卷］［多选］如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为h，与水平面间的夹角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ。质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端（不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。则（）A.动摩擦因数μ=67B.载人滑草车最大速度为2gh7C.载人滑草车克服摩擦力做功为mghD.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为gAB3斜面问题解析：A对：由题意知，上、下两段滑道的长分别为1s=hsin45，2s=hsin37，由动能定理得12mghmgscos452mgscos37°=0，解得动摩擦因数μ=67。B对：下落h时的速度最大，由动能定理得1mghmgscos45=21mv2，解得v=2gh?7。C错：载人滑草车克服摩擦力做的功与重力做的功相等，即W