2019-2020学年高中物理 第7章 机械能守恒定律 7 动能和动能定理课件 新人教版必修2

7动能和动能定理同学们，上一节我们学习了实验：探究功与速度变化的关系，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：如图甲所示的实验装置，可用于探究力对静止物体做功与物体获得速度的关系．(1)选用同样的橡皮筋，每次在同一位置释放小车，如果用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W；用2条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为______W；(2)小车运动中会受到阻力，在实验中应如何操作以消除这种影响：__________________________；甲(3)在实验中得到一张纸带如图乙所示，在图上标出了纸带中一段相邻点迹之间的距离，单位是cm.根据数据求出橡皮筋对小车做功后小车获得的速度为______m/s.(保留两位有效数字)．乙【答案】(1)2(2)使木板适当倾斜(3)0.90±0.01【解析】(1)每根橡皮筋伸长的长度相同，拉力做功相同，则用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W；用2条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为2W．(2)小车运动中会受到阻力，要使拉力等于合力，必须使木板适当倾斜平衡摩擦力．(3)小车先做加速运动，然后做匀速运动，橡皮筋恢复原长后，小车做匀速运动，则小车的获得的速度v＝1.80×10－20.02＝0.90m/s．一、动能1．定义：物体由于__________而具有的能．2．表达式：________________．3．单位：国际单位_________，符号________．运动Ek＝12mv2焦耳J二、动能定理1．内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中____________．2．表达式：________________．3．适用范围：既适用于恒力做功，也适用于_________；既适用于直线运动，也适用于__________．动能的变化W＝Ek2－Ek1变力做功曲线运动做匀速圆周运动的物体，合力对物体做功吗？【答案】由动能定理知，做匀速圆周运动的物体，合力对物体不做功．1．动能的“三性”(1)标量性：公式中的v是速度的大小，Ek≥0，故动能是标量，只有大小，没有方向．对动能的理解(2)瞬时性：动能是状态量，对应物体在某一时刻的运动状态．速度变化，若只有速度方向发生变化，则动能不变，若速度大小发生了变化，则动能一定发生变化；动能变化，说明速度大小发生了变化，则速度一定变化．(3)相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能不同，一般以地面为参考系．2．动能变化量(1)表达式：ΔEk＝Ek2－Ek1．(2)物理意义：ΔEk0，表示物体的动能增加；ΔEk0，表示物体的动能减少．例1改变汽车的质量和速度都能使汽车的动能发生变化，在下列情况中，能使汽车的动能变为原来3倍的是()A．质量不变，速度变为原来的3倍B．质量和速度都变为原来的3倍C．质量变为原来的3倍，速度变为原来的13D．质量变为原来的13，速度变为原来的3倍解析：因为动能的表达式为12mv2，故质量不变，速度变为原来的3倍时，动能变为原来的9倍，选项A错误；质量和速度都变为原来的3倍时，动能变为原来的27倍，选项B错误；质量变为原来的3倍，速度变为原来的13时，动能变为原来的13，选项C错误；当质量变为原来的13，速度变为原来的3倍时，动能变为原来的3倍，故选项D正确．答案：D1．(2017隆回名校质检)关于物体所受外力的合力做功与物体动能的变化的关系有以下四种说法：①合力做正功，物体动能增加；②合力做正功，物体动能减少；③合力做负功，物体动能增加；④合力做负功，物体动能减少．上述说法正确的是()A．①②B．②③C．③④D．①④【答案】D【解析】根据动能定理公式W＝ΔEk，合力做正功，物体动能增加，故①正确，②错误；合力做负功，物体动能减少，故③错误，④正确．故选D．1．对动能定理表达式的理解(1)物理量：公式W＝ΔEk＝Ek2－Ek1中的W为合力对物体做的功，ΔEk为动能的变化量．(2)等值关系：某物体动能的变化量总等于合力对它做的功．若合力对物体做正功，即W0，则物体的动能增加；若合力对物体做负功，即W0，则物体的动能减少．对动能定理的理解(3)因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做了多少功来度量．(4)注意问题：动能定理的表达式是标量式，不能在某一方向上应用动能定理．2．动能定理的适用范围动能定理既适用于恒力做功过程，也适用于变力做功过程；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况.即不论物体做什么运动，受力情况如何，动能定理总是适用的．例2下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是()A．如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化D．物体的动能不变，所受合外力一定为零解析：如果物体所受合外力为零，则根据W＝Fs可知合外力对物体做的功一定为零，选项A正确；如果合外力对物体所做的功为零，则合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动物体的向心力，选项B错误；物体在合外力作用下做变速运动，动能不一定发生变化，例如做匀速圆周运动的物体，选项C错误；物体的动能不变，所受合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动物体，选项D错误．答案：A2．关于动能定理下列说法正确的是()A．某过程中外力的总功等于各力功的绝对值之和B．外力对物体所做的总功，一定等于物体动能的变化量C．在物体动能不改变的过程中，动能定理不适用D．动能定理只适用于受恒力作用而加速运动的过程【答案】B【解析】功是标量，某过程中外力的总功等于各力功的代数和，A错误；动能定理告诉我们，物体所受合外力做的功等于物体动能的变化量，B正确；在物体动能不改变的过程中，动能定理同样适用，只能说明合外力做功为零，C错误；动能定理不仅适用于受恒力作用，也适用于变力作用，既适用于加速运动的过程，也适用于减速运动过程，D错误；故选B．1．应用动能定理的解题步骤(1)确定研究对象和研究过程(研究对象一般为单个物体)．(2)对研究对象进行受力分析．(3)确定合力对物体做的功(注意哪些力做功或不做功，并注意功的正负)．(4)确定物体的初、末状态．(5)根据动能定理形式、求解．动能定理的应用技巧2．牛顿第二定律和动能定理的比较比较牛顿第二定律动能定理适用条件只能研究在恒力作用下物体做直线运动的情况对于物体在恒力和变力作用下，物体做直线运动或曲线运动均适用应用方法要考虑运动过程的每一个细节，结合运动公式解题只考虑各力的做功情况及物体在初、末状态的动能运算方法矢量运算代数运算联系确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析3．动能定理在全过程中的应用对于包含多个运动阶段的复杂运动过程，可以选择分段或全程应用动能定理．(1)分段应用动能定理时，将复杂的过程分割成一个个子过程，对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析，然后针对每个子过程应用动能定理列式，然后联立求解．(2)全程应用动能定理时，分析整个过程中出现过的各力的做功情况，分析每个力的做功，确定整个过程中合外力做的总功，然后确定整个过程的初、末动能，针对整个过程利用动能定理列式求解．例3如图所示，一个质量为m＝2.0kg的滑块静止放在水平地面上的A点，受到一个大小为10N，与水平方向成θ＝37°角的斜向上恒力F作用开始运动，当物体前进L＝1.0m到达B点时撤去F，滑块最终停在水平地面上的C点，滑块与地面间的滑动摩擦因数＝0.2，求BC间的距离x.(cos37°＝0.8，sin37°＝0.6，g取10m/s2)解析：对滑块从A到C由动能定理得FLcosθ－μ(mg－Fsinθ)L－μmgx＝0，解得x＝1.3m．答案：1.3m3．质量为5000kg的汽车，在平直公路上以60kw的恒定功率从静止开始启动，速度达到24m/s的最大速度后，立即关闭发动机，汽车从启动到最后停下通过的总位移为1200m．运动过程中汽车所受的阻力不变．求汽车运动的时间．【答案】98s【解析】设汽车加速运动的时间为t1，由动能定理得Pt1－Ff·s＝0①汽车达到最大速度时，牵引力和阻力大小相等，则P＝Fvm＝Ff·vm即Ff＝Pvm②由①、②可求得汽车加速运动的时间为t1＝Ff·sP＝svm＝120024s＝50s关闭油门后，汽车在阻力作用下做匀减速直线运动至停止，由牛顿第二定律得Ff＝ma③由匀变速直线运动规律得vm＝at2④由②、③、④式可求得汽车匀减速运动的时间为t2＝48s则汽车运动的时间为t＝t1＋t2＝50s＋48s＝98s．