2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第8章机械能守恒定律第3节动能和动能定理(9)课件

动能和动能定理第一课时一一.动能动能1.1.物体由于运动而具有的能叫动能物体由于运动而具有的能叫动能2.2.动能的大小：动能的大小：3.3.动能是标量动能是标量4.4.动能是状态量动能是状态量,也是相对量因为为瞬时速度也是相对量因为为瞬时速度,且与且与参考系的选择有关参考系的选择有关,公式中的速度一般指相对于地面的公式中的速度一般指相对于地面的速度速度 5.5.动能的单位与功的单位相同动能的单位与功的单位相同-焦耳焦耳.6.6.动能与动量大小的关系：动能与动量大小的关系：一个物体的动量发生变化一个物体的动量发生变化,它的动能不一定变化一个物它的动能不一定变化一个物体的动能发生变化体的动能发生变化,它的动量一定变化它的动量一定变化二、动能定理二、动能定理1.1.合外力合外力所做的功等于物体所做的功等于物体动能的变化动能的变化,这个结论叫做这个结论叫做动能定理动能定理.合合2.2.动能定理的理解及应用要点动能定理的理解及应用要点:(1)(1)等式的左边为各个力做功的代数和等式的左边为各个力做功的代数和,正值代表正功正值代表正功,负值代表负功负值代表负功.等式右边动能的变化等式右边动能的变化,指末动能指末动能E EK2K2=1/2mv=1/2mv2 22 2与初能与初能E EK1K1=1/2mv=1/2mv1 12 2之差之差.(2)(2)“增量增量”是末动能减初动能是末动能减初动能EEK K0 0表示动能增加表示动能增加,E,EK K0 0表示动能减小表示动能减小(3)(3)在动能定理中在动能定理中,总功指各外力对物体做功的代数和总功指各外力对物体做功的代数和这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力力或其他的力或其他的力等等(4)(4)动能定理适用动能定理适用单个单个物体物体,对于物体系统尤其是具有相对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理由于此对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能（比如内时内力的功也可引起物体动能向其他形式能（比如内能）的转化能）的转化(5)(5)各力位移相同时各力位移相同时,可求合外力做的功可求合外力做的功,各力位移不同时各力位移不同时,分别求力做功分别求力做功,然后求代数和然后求代数和(6)(6)有些力在物体运动全过程中不是始终存在的有些力在物体运动全过程中不是始终存在的,若物体若物体运动过程中包含几个物理过程运动过程中包含几个物理过程,物体运动状态、受力等物体运动状态、受力等情况均发生变化情况均发生变化,因而在考虑外力做功时因而在考虑外力做功时,必须根据不同必须根据不同情况分别对待情况分别对待.(7)(7)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系系.一般以地面为参考系一般以地面为参考系.(8)(8)若物体运动过程中包含几个不同的物理过程若物体运动过程中包含几个不同的物理过程,解题时解题时可以分段考虑可以分段考虑.若有能力若有能力,可视全过程为一整体可视全过程为一整体,用动能用动能定理解题定理解题.(9)(9)动能定理中涉及的物理量有、动能定理中涉及的物理量有、等等,在处理含有上述物理量的力学问题时在处理含有上述物理量的力学问题时,可以考虑可以考虑使用动能定理使用动能定理.由于只需从力在整个位移内的功和这段由于只需从力在整个位移内的功和这段位移始末两状态动能变化去考察位移始末两状态动能变化去考察,无需注意其中运动状无需注意其中运动状态变化的细节态变化的细节,又由于动能和功都是标量又由于动能和功都是标量,无方向性无方向性,无无论是直线运动或曲线运动论是直线运动或曲线运动,计算都有会特别方便计算都有会特别方便.总之总之,无论做何种运动无论做何种运动,只要不涉及加速度和时间只要不涉及加速度和时间,就就可考虑应用动能定理解决动力学问题可考虑应用动能定理解决动力学问题.例例1、钢球从高处向下落钢球从高处向下落,最后陷入泥中最后陷入泥中,如果空气阻如果空气阻力可忽略不计力可忽略不计,陷入泥中的阻力为重力的陷入泥中的阻力为重力的n 倍倍,求：钢珠在空中下落的高度求：钢珠在空中下落的高度H与陷入泥中的深度与陷入泥中的深度h 的的比值比值H h=?解解:画出示意图并分析受力如图示：画出示意图并分析受力如图示：hHmgmgf由动能定理由动能定理,选全过程选全过程mg(H+h)nmgh=0H+h=n hH:h=n-1练习练习1 1、放在光滑水平面上的某物体、放在光滑水平面上的某物体,在水平恒力在水平恒力F F的作用下的作用下,由静止开始运动由静止开始运动,在其速度由在其速度由0 0增加到增加到v v和和由由v v增加到增加到2v2v的两个阶段中的两个阶段中,F,F对物体所做的功之比对物体所做的功之比为为 ()()A.11 A.11 B.12 B.12 C.13 C.13 D.14 D.14C例例2如右图所示如右图所示,水平传送带保持水平传送带保持1m/s的速度运动的速度运动.一质量为一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为的物体与传送带间的动摩擦因数为0.2.现现将该物体无初速地放到传送带上的将该物体无初速地放到传送带上的A点点,然后运动到了然后运动到了距距A点点1m的的B点点,则皮带对该物体做的功为则皮带对该物体做的功为（）A.0.5JB.2JC.2.5JD.5J解解:设工件向右运动距离设工件向右运动距离S 时时,速度达到传送带的速速度达到传送带的速度度v,由动能定理可知由动能定理可知mgS=1/2mv2解得解得 S=0.25m,说明工件未到达说明工件未到达B点时点时,速度已达到速度已达到v,所以工件动能的增量为所以工件动能的增量为EK=1/2mv2=0.511=0.5JAAB练习练习2 2、两辆汽车在同一平直路面上行驶、两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的质它们的质量之比量之比mm1 1mm2 2=12,=12,速度之比速度之比v v1 1vv2 2=21,=21,两车两车急刹车后甲车滑行的最大距离为急刹车后甲车滑行的最大距离为s s1 1,乙车滑行的最大乙车滑行的最大距离为距离为s s2 2,设两车与路面间的动摩擦因数相等设两车与路面间的动摩擦因数相等,不计空不计空气阻力气阻力,则则()()A.s A.s1 1ss2 2=12=12 B.s B.s1 1ss2 2=11=11 C.s C.s1 1ss2 2=21=21 D.s D.s1 1ss2 2=41=41D如如下下图图所所示示,一一个个质质量量为为m的的小小球球从从A点点由由静静止止开开始始滑滑到到B点点,并并从从B点点抛抛出出,若若在在从从A到到B的的过过程程中中,机机械械能能损损失失为为E,小小球球自自B点点抛抛出出的的水水平平分分速速度度为为v,则则小小球球抛出后到达最高点时与抛出后到达最高点时与A点的竖直距离是点的竖直距离是.例例3、AB解解:小球自小球自B点抛出后做斜上抛运动点抛出后做斜上抛运动,水平方向做匀速水平方向做匀速直线运动直线运动,到最高点到最高点C的速度仍为的速度仍为v,设设AC的高度差为的高度差为hvCh由动能定理由动能定理,ABCmghE=1/2mv2h=v2/2g+E/mgv2/2g+E/mg练习练习3 3、下列关于运动物体所受的合外力、合外、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系力做功和动能变化的关系,正确的是正确的是 A A如果物体所受的合外力为零如果物体所受的合外力为零,那么那么,合外力对合外力对 物体做的功一定为零物体做的功一定为零 B B如果合外力对物体所做的功为零如果合外力对物体所做的功为零,则合外力一则合外力一 定为零定为零 CC物体在合外力作用下作变速运动物体在合外力作用下作变速运动,动能一定变动能一定变 化化 D D物体的动能不变物体的动能不变,所受的合外力必定为零所受的合外力必定为零A质量为质量为m的跳水运动员从高为的跳水运动员从高为H的跳台上以速的跳台上以速率率v1起跳起跳,落水时的速率为落水时的速率为v2,运动中遇有空气阻力运动中遇有空气阻力,那那么运动员起跳后在空中运动克服空气阻力所做的功是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？多少？V1HV2解：解：对象对象运动员运动员过程过程-从从起跳起跳到到落水落水受力分析受力分析-如图示如图示fmg由动能定理由动能定理合合例例4.练习练习4 4、一质量为、一质量为1kg1kg的物体被人用手由静止的物体被人用手由静止向上提升向上提升1m,1m,这时物体的速度这时物体的速度2 m/s,2 m/s,则下列说则下列说法正确的是法正确的是 ()()V=2m/sh=1mFFA A手对物体做功手对物体做功 12J12JB B合外力对物体做功合外力对物体做功 12J12JCC合外力对物体做功合外力对物体做功 2J2JD D物体克服重力做功物体克服重力做功 10 J10 JmgACD例例5.5.如如图图所所示示,质质量量为为mm的的物物块块从从高高h h的的斜斜面面顶顶端端OO由由静静止止开开始始滑滑下下,最最后后停停止止在在水水平平面面上上B B点点.若若物物块块从从斜斜面面顶顶端端以以初初速速度度v v0 0沿沿斜斜面面滑滑下下,则则停停止止在在水水平平面面的的上上CC点点,已已知知,AB=BC,AB=BC,则则物物块块在在斜斜面面上上克克服服阻阻力力做做的的功功为为 .（设物块经过斜面与水平面交接点处无能量损失）（设物块经过斜面与水平面交接点处无能量损失）CABmhO解：解：设物块在斜面上克服阻力做的功为设物块在斜面上克服阻力做的功为W1,在在AB或或BC段克服阻力做的功段克服阻力做的功W2由动能定理由动能定理OBmgh-W1W2=0OCmgh-W12W2=0-1/2mv02W1=mgh1/2mv02mgh1/2mv02练习练习5 5某人在高某人在高h h处抛出一个质量为处抛出一个质量为mm的物体的物体不计空气阻力不计空气阻力,物体落地时的速度为物体落地时的速度为v,v,这人对物体所做这人对物体所做的功为：的功为：()()A Amghmgh B Bmvmv2 2/2/2 C Cmgh+mvmgh+mv2 2/2/2 D Dmvmv2 2/2-mgh/2-mghD例例6.6.斜斜面面倾倾角角为为,长长为为L,L,ABAB段段光光滑滑,BC,BC段段粗粗糙糙,AB,AB=L/3,=L/3,质质量量为为mm的的木木块块从从斜斜面面顶顶端端无无初初速速下下滑滑,到到达达CC端时速度刚好为零端时速度刚好为零.求物体和求物体和BCBC段间的动摩擦因数段间的动摩擦因数.BACL分析分析：以木块为对象：以木块为对象,下滑全过程用动能定理：下滑全过程用动能定理：重力做的功为重力做的功为摩擦力做功为摩擦力做功为 支持力不做功支持力不做功,初、末动能均为零初、末动能均为零.由动能定理由动能定理mgLsin-2/3mgLcos=0可解得可解得点点评评：用用动动能能定定理理比比用用牛牛顿顿定定律律和和运运动动学学方方程程解解题方便得多题方便得多.练练习习6.6.竖竖直直上上抛抛一一球球,球球又又落落回回原原处处,已已知知空空气气阻阻力力的大小正比于球的速度的大小正比于球的速度()()（A A）上上升升过过程程中中克克服服重重力力做做的的功功大大于于下下降降过过程程中中重重 力做的功力做的功（B B）上上升升过过程程中中克克服服重重力力做做的的功功等等于于下下降降过过程程中中重重力做的功力做的功（CC）上上升升过过程程中中克克服服重重力力做做功功的的平平均均功功率率大大于于下下降降 过程中重力做功的平均功率过程中重力做功的平均功率（D D）上上升升过过程程中中克克服服重重力力做做功功的的平平均均功功率率等等于于下下降降过程中重力做功的平均功率过程中重力做功的平均功率B、C例例7.7.将小球以初速度将小球以初速度v v0 0竖直上抛竖直上抛,在不计空气阻力的理在不计空气阻力的理想状况下想状况下