《湖南省新田县第一中学高中物理 7.7动能和动能定理课件1 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南省新田县第一中学高中物理 7.7动能和动能定理课件1 新人教版必修2（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章第五章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律7.7 7.7 动能和动能定理动能和动能定理一、动能的概念一、动能的概念物体由于运动而具有的能叫做动能物体由于运动而具有的能叫做动能二、动能的表达式二、动能的表达式 在光滑的水平面上有一个质量为在光滑的水平面上有一个质量为m m的的物体，在与运动方向相同的水平恒力的物体，在与运动方向相同的水平恒力的作用下发生一段位移，速度由作用下发生一段位移，速度由v v1 1增加到增加到v v2 2，求这个过程中该力所做的功。，求这个过程中该力所做的功。二、动能的表达式二、动能的表达式二、动能的表达式二、动能的表达式动能的表达式12Ek mv2物体的质量物体
2、的质量物体的速度物体的速度物体的物体的动能动能1、物体的动能等于它的质量跟、物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半它的速度平方的乘积的一半2、动能是、动能是标量标量，是一个状态量，是一个状态量单位是焦耳（单位是焦耳（J）力在一个过程中对物体所做的力在一个过程中对物体所做的功功，等于物体在这个过程中等于物体在这个过程中动能的变化动能的变化。三、动能定理三、动能定理动能定理W合合Ek2Ek1合力做合力做的功的功末态的动能末态的动能初态的初态的动能动能W合合= = - -mv1212mv2212动能定理：合力对物体所做动能定理：合力对物体所做的功等于物体动能的变化。的功等于物体动能的变化。
3、1、合力做正功，即、合力做正功，即W合合，Ek2Ek1 ，动能增大，动能增大2、合力做负功，即、合力做负功，即W合合，Ek2Ek1 ，动能减小，动能减小思考：思考： 合力做功时动能如何变化合力做功时动能如何变化？说明W合合Ek2Ek1过程量过程量状态量状态量状态量状态量既适用于既适用于直线直线运动，也适用于运动，也适用于曲线曲线运动；运动；既适用于既适用于恒力恒力做功，也适用于做功，也适用于变力变力做功；做功；既适用于既适用于单个单个物体，也适用于物体，也适用于多个多个物体；物体；既适用于既适用于一个一个过程，也适用于过程，也适用于整个整个过程。过程。动能定理的适用范围：动能定理的适用范围：做
4、功的过程伴随着能量的变化做功的过程伴随着能量的变化类型一：质量为类型一：质量为m 的物体在光滑水平面上，受与运的物体在光滑水平面上，受与运动方向相同的恒力动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移的作用下发生一段位移l ，速，速度从度从v1 增加到增加到v2 思考：外力做功类型三：质量为类型三：质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移l ，受，受到的摩擦力为到的摩擦力为Ff ，速度从，速度从v1 变为变为v2类型二：质量为类型二：质量为m 的物体在水平粗糙面上受到摩擦的物体在水平粗糙面上受到摩擦
5、力力Ff 的作用下发生一段位移的作用下发生一段位移l ，速度从，速度从v1 减小到减小到v2 分析Fv1Fv2lFfv1lv2FflFv2FfFv1FfWF = =Fl = = - -mv1212mv2212Wf = =- -Ff l = -= -mv1212mv2212W合合= =Fl- -Ff l = -= -mv1212mv2212课本例题1一架喷气式飞机，质量一架喷气式飞机，质量m=5.0103kg，起飞过程中，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到从静止开始滑跑。当位移达到l=5.3102m时，速度时，速度达到起飞速度达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平。在此过程中飞机受
6、到的平均阻力是飞机重量的均阻力是飞机重量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。倍。求飞机受到的牵引力。动能定理动能定理:牛顿运动定律牛顿运动定律:F合合= =F- -F阻阻= =F- -kmg = =ma a2lv2由由v2v02 = =2al 得得由动能定理得由动能定理得由由得得F= = + +kmg2lmv2F= = + +kmg2lmv2W合合= =（F- -F阻阻）l = =（F- -kmg）l = =mv212课本例题2一质量为一质量为m、速度为速度为v0 的汽车在关闭发动机后于水的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离平地面滑行了距离l 后停了下来。试求汽车受到的后停了下来。试求汽车受
7、到的阻力。阻力。动能定理：动能定理：W合合= =- -F阻阻l = = 0 - -mv0212牛顿运动定律：牛顿运动定律：由由v2v02 = =2al 得得a- -2lv02由由得得F阻阻= =2lmv02F合合= =0 - -F阻阻= =ma 由动能定理得由动能定理得F阻阻= =2lmv02用动能定理解题的一般步骤：用动能定理解题的一般步骤： 确定研究对象和研究过程。 分析物理过程，分析研究对象在运动 过程中的受力情况，画受力示意图， 及过程状态草图，明确各力做功情 况，即是否做功，是正功还是负功。 找出研究过程中物体的初、末状态的 动能（或动能的变化量） 根据动能定理建立方程，代入数据求
8、解，对结果进行分析、说明或讨论。例例3.物体沿高物体沿高H的光滑斜面从顶端由静止下滑，求它滑到的光滑斜面从顶端由静止下滑，求它滑到底端时的速度大小底端时的速度大小.H若物体沿高若物体沿高H的光滑曲面从顶端由静止下滑，结果如何？的光滑曲面从顶端由静止下滑，结果如何？解：由动能定理得解：由动能定理得mgH=mV2V=仍由动能定理得仍由动能定理得mgH=mV2V=注意：速度不一定相同注意：速度不一定相同若由若由H高处自由下落，结果如何呢？高处自由下落，结果如何呢？仍为仍为 V=例例4.物体在恒定水平推力物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移止开始运动
9、，发生位移s1后即撤去力后即撤去力F，物体由运动一，物体由运动一段距离后停止运动段距离后停止运动.整个过程的整个过程的Vt图线如图所示图线如图所示.求推力求推力F与阻力与阻力f的比值的比值.Fs1s01234vt解法解法1. 由动能定理得由动能定理得WF+Wf=0即：即：Fs1+（fs）=0由由Vt图线知图线知s：s1=4：1所以所以F：f=s：s1结果：结果：F：f=4：1解法解法2.分段用动能定理分段用动能定理Fs1s01234vt撤去撤去F前，由动能定理得前，由动能定理得（Ff）s1=mV2VmV2撤去撤去F后，由动能定理得后，由动能定理得f(ss1)=0两式相加得两式相加得Fs1+（f
10、s）=0由解法由解法1知知F：f=4：1解法解法3.牛顿定律结合匀变速直线运动规律牛顿定律结合匀变速直线运动规律例例5.5.从离地面从离地面H H高处落下一只质量为高处落下一只质量为m m的小的小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力球，小球在运动过程中所受到的空气阻力大小恒为大小恒为f f，而小球与地面相碰后，能以，而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，相同大小的速率反弹，则小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程为直至停止弹跳为止，所通过的总路程为? ?解：皮球运动的整个过程据动能定理：解：皮球运动的整个过程据动能定理：mgH-fS=0f=kmg得：得：S=H
11、/k6.一质量为一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升的物体被人用手由静止向上提升1m时时,物物体的速度为体的速度为2m/s,取取g=10m/s,下列说法正确的是下列说法正确的是:A.提升过程中手对物体做功提升过程中手对物体做功12J;B.提升过程中合外力对物体做功提升过程中合外力对物体做功12J;C.提升过程中手对物体做功提升过程中手对物体做功2J;D.提升过程中物体克服重力做功提升过程中物体克服重力做功10J.AD简析：由动能定理得简析：由动能定理得W合合=mv2W合合=2J其中其中W合合=W手手+（-mgh）W手手=12J物体克服重力做功物体克服重力做功W克克=mgh=10J或：或：
12、Vt2=2asa=2m/s2由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得Fmg=maF=m（g+a）=12NW手手=Fh=12J7.速度为速度为V的子弹恰可穿透一块固定的木板，如果子弹的子弹恰可穿透一块固定的木板，如果子弹的速度为的速度为2V，子弹射穿木板时受的阻力视为不变，则可，子弹射穿木板时受的阻力视为不变，则可穿透同样的木板：穿透同样的木板：A.2块块B.3块块C.4块块D.1块块由动能定理得：由动能定理得：fs=0mV2fns=0m（2V）2n=4C8.质量为质量为m的金属块，当初速度为的金属块，当初速度为V0时，在水平面上滑时，在水平面上滑行的距离为行的距离为s，如果将金属块的质量增加为，如果将
13、金属块的质量增加为2m，初速度，初速度增加到增加到2V0，在同一水平面上该金属块滑行的距离为，在同一水平面上该金属块滑行的距离为A.sB.2sC.4sD.s/2简析：由动能定理得：原金属块简析：由动能定理得：原金属块mgs=0 mV02s=当初速度加倍后，滑行的距离为当初速度加倍后，滑行的距离为4sC9.一质量为一质量为2kg的滑块，以的滑块，以4m/s的速度在光滑水平面上向的速度在光滑水平面上向左滑行，从某时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，左滑行，从某时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度变为向右，大小为经过一段时间，滑块的速度变为向右，大小为4m/s，在，在这段时间
14、里，水平力做的功为多大？这段时间里，水平力做的功为多大？简析：因始末动能相等，由动能定理知水平力做的功为简析：因始末动能相等，由动能定理知水平力做的功为010.物体在水平恒力的作用下沿粗糙水平面运动，在物体物体在水平恒力的作用下沿粗糙水平面运动，在物体的速度有的速度有0增为增为V的过程中，恒力做功为的过程中，恒力做功为W1；在物体的；在物体的速度有速度有V增为增为2V的过程中，恒力做功为的过程中，恒力做功为W2，求，求W1与与W2的比值的比值.W1=mV2W2=m(2V)2mV2W1:W2=1:311.质量为质量为m的物体从高的物体从高h的斜面上由静止开始滑下，经的斜面上由静止开始滑下，经过一
15、段水平距离后停止过一段水平距离后停止.若斜面及水平面与物体间的动若斜面及水平面与物体间的动摩擦因数相同，整个过程中物体的水平位移为摩擦因数相同，整个过程中物体的水平位移为s，求证：求证：=h/sBAhs s1s2L物体从物体从A到到B过程，由动能定理得：过程，由动能定理得：WG+Wf=0mghmgcosLmgs2=0mghmgs1mgs2=0mghmgs=0=h/s12.12.用竖直向上用竖直向上30N30N的恒力的恒力F F将地面上质量将地面上质量为为m=2kgm=2kg的物体由静止提升的物体由静止提升H=2mH=2m后即撤去后即撤去力力F F，物体落地后陷入地面之下，物体落地后陷入地面之下
16、 h=0.1m h=0.1m 停下来停下来. .取取g=10m/sg=10m/s2 2, ,不计空气阻力，求地不计空气阻力，求地面对物体的平均阻力大小面对物体的平均阻力大小. .分析：对全程用动能定理得：分析：对全程用动能定理得：FH+mghfh=0f=620N13.如图如图,光滑水平薄板中心有一个小孔光滑水平薄板中心有一个小孔,在孔内穿过在孔内穿过一条质量不计的细绳一条质量不计的细绳,绳的一端系一小球绳的一端系一小球,小球以小球以O为为圆心在板上做匀速圆周运动圆心在板上做匀速圆周运动,半径为半径为R,此时绳的拉力此时绳的拉力为为F,若逐渐增大拉力至若逐渐增大拉力至8F,小球仍以小球仍以O为圆
17、心做半径为圆心做半径为为0.5R的匀速圆周运动的匀速圆周运动,则此过程中绳的拉力做的功则此过程中绳的拉力做的功为为_.FF=mV12/R8F=mV22/0.5REK1=mV12=FREK2=mV22=2FRW=EK2EK1=1.5FR14.质量为质量为m的小球用长为的小球用长为L的轻绳悬挂于的轻绳悬挂于O点，小球在点，小球在水平拉力水平拉力F的作用下，从平衡位置的作用下，从平衡位置P很缓慢地移到很缓慢地移到Q点，点，则力则力F所做的功为：所做的功为： FPQA.mgLcos B.mgL（1cos ）C.FLsin D.FLcos sT Tmg简析：球在简析：球在F方向的位移方向的位移s=Lsi
18、n 力力F的功的功WF=Fs=FLsin 很缓慢的含义：很缓慢的含义： 可认为时刻静止可认为时刻静止所受合力时刻为所受合力时刻为0任意过程任意过程Ek=0由平衡条件得：由平衡条件得：F=mgtan ，故，故F为变力为变力，WF=FLsin 错误错误正确解答：本题中的变力功可由动能定理求解正确解答：本题中的变力功可由动能定理求解.小球由小球由P到到Q，由动能定理得：，由动能定理得：WF+WG=0即即WFmgL（1cos ）=0WF=mgL（1cos ）B15.质量为质量为500t的列车以恒定的功率沿水平轨道行驶，的列车以恒定的功率沿水平轨道行驶，在在3min内行驶了内行驶了1.45km，其速率由
19、，其速率由36km/h增大到最大增大到最大值值54km/h，设机车所受阻力恒定，求：，设机车所受阻力恒定，求：机车的功率和机车所受的阻力机车的功率和机车所受的阻力.由动能定理：由动能定理：WF+Wf=mVm2mV02WF=PtWf=fsP=fVmPtfs=mVm2mV02Pts=mVm2mV02P=3.75x105Wf=2.5x104N质量为质量为m m 的物体在光滑水平桌面上静止，的物体在光滑水平桌面上静止，系在物体上轻绳跨过光滑的定滑轮，另系在物体上轻绳跨过光滑的定滑轮，另一端由地面上以速度一端由地面上以速度v v0 0向右匀速走动的向右匀速走动的人拉着，人从桌子的边缘开始向右行至人拉着，
20、人从桌子的边缘开始向右行至绳和水平方向成绳和水平方向成3030角处，在此过程中角处，在此过程中人所做的功为人所做的功为: :一一辆车通通过一根跨一根跨过定滑定滑轮的的绳PQ提升井中提升井中质量量为m的物体，的物体，如如图所示：所示：绳的的P端拴在端拴在车后的挂后的挂钩上，上，Q端拴在物体上，端拴在物体上，设绳的的总长不不变；绳的的质量、定滑量、定滑轮的的质量和尺寸、滑量和尺寸、滑轮上的摩擦上的摩擦都忽略不都忽略不计开始开始时，车在在A点，左右两点，左右两侧绳都已都已绷紧并且是并且是竖直的，左直的，左侧绳绳长为H提升提升时，车加速向左运加速向左运动，沿水平，沿水平方向从方向从A经过B驶向向C设A
21、到到B的距离也的距离也为H，车经过B点点时的的速度速度为vB求求车由由A移到移到B的的过程中，程中，绳Q端的拉力端的拉力对物体做的物体做的功？功？被竖直上抛物体的初速度与回到抛出点被竖直上抛物体的初速度与回到抛出点时速度大小之比为时速度大小之比为k k，空气阻力在物体，空气阻力在物体运动过程中大小不变，则重力与空气阻运动过程中大小不变，则重力与空气阻力的大小之比等于力的大小之比等于: :(K2+1)/(k2-1)如如图所示，斜面的所示，斜面的倾角角为，质量量为m的物体距的物体距挡板板P距离距离为S0，以初速度，以初速度v0沿斜面下滑。物体与斜面的沿斜面下滑。物体与斜面的动摩擦因数摩擦因数为，物
22、体所受摩擦力小于物体沿斜面的下滑力。若物体每次与，物体所受摩擦力小于物体沿斜面的下滑力。若物体每次与挡板相碰均无机械能板相碰均无机械能损失，求物体通失，求物体通过的路程是多大？的路程是多大？上端上端悬点点为O的的细绳长度度L=1m，其下端系一小球，其下端系一小球m，自，自悬绳与与竖直方向成直方向成60角角处由静止由静止释放，若在放，若在O点正下方适当位置有一点正下方适当位置有一水平水平长钉O1，当小球运，当小球运动到最低点后又以到最低点后又以O1为圆心做心做圆周运周运动，且小球且小球经过圆周周轨道最高点道最高点时绳上拉力上拉力刚好减小到零，好减小到零，试计算算O1的确切位置。的确切位置。010
23、。故O1位于O点正下方的距离为OO1=0.8m 物物块从光滑曲面上的从光滑曲面上的P点自由滑下，通点自由滑下，通过粗糙的静止水平粗糙的静止水平传送送带以后落到地面上的以后落到地面上的Q点，若点，若传送送带的皮的皮带轮沿逆沿逆时针方方向向转动起来，使起来，使传送送带随之运随之运动，如，如图所示，再把物所示，再把物块放到放到P点自由滑下点自由滑下则（）A.物物块将仍落在将仍落在Q点点B.物物块将会落在将会落在Q点的左点的左边C.物物块将会落在将会落在Q点的右点的右边D.物物块有可能落不到地面上有可能落不到地面上图5-1-4如如图所示，所示，质量量为M的木的木块放在光滑的水平面上，放在光滑的水平面上
24、，质量量为m的子的子弹以速度以速度v0沿水平射中木沿水平射中木块，并最，并最终留在木留在木块中与木中与木块一起以速度一起以速度v运运动.已知当子已知当子弹相相对木木块静止静止时，木，木块前前进距离距离L，子，子弹进入木入木块的深度的深度为s.若木若木块对子子弹的阻力的阻力f视为恒定，恒定，则下列关系式中正确的是下列关系式中正确的是AfL=1/2Mv2 Bf s=1/2mv2 Cf s=1/2mv021/2（Mm）v2 Df（Ls）=1/2mv021/2mv2SLACD质量为质量为1kg1kg的物体在粗糙的水平面上滑行，其动能的物体在粗糙的水平面上滑行，其动能和位移变化情况如图所示，和位移变化情
25、况如图所示，则物体与地面间的动摩擦因数则物体与地面间的动摩擦因数= ，滑动过程持续的时间是滑动过程持续的时间是 s s（g g取取10m/s10m/s2）s/mEk/J50025解析解析:小球在圆周最低点时小球在圆周最低点时,设速度为设速度为V1则则设小球恰能通过最高点的速度为设小球恰能通过最高点的速度为V2则则设转过半个圆周过程中小球克服空气阻力做的功为设转过半个圆周过程中小球克服空气阻力做的功为W,由动能由动能定理得定理得由由解得解得W=MGR/2,选项选项C正确正确.答案答案:C物体物体质量量为10kg，在平行于斜面的拉力，在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面向作用下沿斜面向上运上运动，斜面
26、与物体，斜面与物体间的的动摩擦因数摩擦因数为0.1，当物体运，当物体运动到斜面中点到斜面中点时，去掉拉力，去掉拉力F，物体，物体刚好能运好能运动到斜面到斜面顶端端停下，斜面停下，斜面倾角角为30，求拉力，求拉力F多大？多大？ （g g取取10m/s10m/s2）电动机通机通过一一绳子吊起子吊起质量量为8kg的物体，的物体，绳的拉力不能超的拉力不能超过120N电动机的功率不能超机的功率不能超过1200W，要将此物体由静止，要将此物体由静止起吊用最快方式吊高起吊用最快方式吊高90m（已知此物体在被吊高接近（已知此物体在被吊高接近90m时已开始以最大速度匀速上升），所需已开始以最大速度匀速上升），所需时间为多少？多少？总质量量为M的列的列车，沿平直，沿平直轨道匀速前道匀速前进.末末节车厢质量量为m，在行，在行驶中途脱中途脱钩，司机，司机发现后关后关闭发动机机时，机，机车已已经驶了了L，设运运动阻力与阻力与质量成正比，机量成正比，机车发动机关机关闭前前牵引力是恒定的，引力是恒定的，则两部分停止运两部分停止运动时，它，它们之之间的距的距离是多少离是多少?
