1、高中物理新人教版必修系列課件7.7動能和動能定理教學(xué)目標(biāo)、掌握用動能定理還能解決一些用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式難以求解的問題，如變力作用過程、曲線運(yùn)動等問題。、掌握用動能定理處理含有涉及的物理量中的F、l、m、v、W、Ek等物理量的力學(xué)問題。 第一課時一. 動能1.物體由于運(yùn)動而具有的能叫動能2.動能的大?。?.動能是標(biāo)量4.動能是狀態(tài)量，也是相對量因為為瞬時速度，且與參考系的選擇有關(guān),公式中的速度一般指相對于地面的速度 5.動能的單位與功的單位相同-焦耳.6.動能與動量大小的關(guān)系：一個物體的動量發(fā)生變化，它的動能不一定變化一個物體的動能發(fā)生變化，它的動量一定變化二、動能定理1.合外力所做的功

2、等于物體動能的變化,這個結(jié)論叫做動能定理.合2.動能定理的理解及應(yīng)用要點(diǎn):(1)等式的左邊為各個力做功的代數(shù)和，正值代表正功，負(fù)值代表負(fù)功。等式右邊動能的變化，指末動能EK2=1/2mv22與初能EK1=1/2mv12之差.(2)“增量”是末動能減初動能EK0表示動能增加，EK0表示動能減小(3)在動能定理中,總功指各外力對物體做功的代數(shù)和這里我們所說的外力包括重力、彈力、摩擦力、電場力或其他的力等(4)動能定理適用單個物體，對于物體系統(tǒng)尤其是具有相對運(yùn)動的物體系統(tǒng)不能盲目的應(yīng)用動能定理由于此時內(nèi)力的功也可引起物體動能向其他形式能（比如內(nèi)能）的轉(zhuǎn)化(5)各力位移相同時，可求合外力做的功，各力位

3、移不同時，分別求力做功，然后求代數(shù)和(6)有些力在物體運(yùn)動全過程中不是始終存在的，若物體運(yùn)動過程中包含幾個物理過程，物體運(yùn)動狀態(tài)、受力等情況均發(fā)生變化，因而在考慮外力做功時，必須根據(jù)不同情況分別對待.(7)動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系.一般以地面為參考系.(8)若物體運(yùn)動過程中包含幾個不同的物理過程，解題時可以分段考慮. 若有能力，可視全過程為一整體，用動能定理解題.(9)動能定理中涉及的物理量有、等，在處理含有上述物理量的力學(xué)問題時，可以考慮使用動能定理。由于只需從力在整個位移內(nèi)的功和這段位移始末兩狀態(tài)動能變化去考察，無需注意其中運(yùn)動狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)，又由于動能和功都是標(biāo)量，

4、無方向性，無論是直線運(yùn)動或曲線運(yùn)動，計算都有會特別方便。 總之，無論做何種運(yùn)動，只要不涉及加速度和時間，就可考慮應(yīng)用動能定理解決動力學(xué)問題。例1、 鋼球從高處向下落，最后陷入泥中，如果空氣阻力可忽略不計，陷入泥中的阻力為重力的n 倍，求：鋼珠在空中下落的高度H與陷入泥中的深度h 的比值 Hh =? 解: 畫出示意圖并分析受力如圖示：hHmgmgf 由動能定理，選全過程mg(H+h)nmgh=0H + h = n h H : h = n - 1練習(xí)1、放在光滑水平面上的某物體，在水平恒力F的作用下，由靜止開始運(yùn)動，在其速度由0增加到v和由v增加到2v的兩個階段中，F(xiàn)對物體所做的功之比為 ( )

5、A.11 B.12 C.13 D.14C 例2如右圖所示，水平傳送帶保持 1m/s 的速度運(yùn)動。一質(zhì)量為1kg的物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.2?，F(xiàn)將該物體無初速地放到傳送帶上的A點(diǎn)，然后運(yùn)動到了距A點(diǎn)1m 的B點(diǎn)，則皮帶對該物體做的功為 （ ） A. 0.5J B. 2J C. 2.5J D. 5J解: 設(shè)工件向右運(yùn)動距離S 時，速度達(dá)到傳送帶的速度v，由動能定理可知 mgS=1/2mv2解得 S=0.25m，說明工件未到達(dá)B點(diǎn)時，速度已達(dá)到v，所以工件動能的增量為 EK = 1/2 mv2 = 0.511= 0.5J AAB練習(xí)2、兩輛汽車在同一平直路面上行駛，它們的質(zhì)量之比m1m2=1

6、2，速度之比v1v2=21，兩車急剎車后甲車滑行的最大距離為s1，乙車滑行的最大距離為s2，設(shè)兩車與路面間的動摩擦因數(shù)相等，不計空氣阻力，則( ) A.s1s2=12 B.s1s2=11 C.s1s2=21 D.s1s2=41D 如下圖所示，一個質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)由靜止開始滑到B點(diǎn)，并從B點(diǎn)拋出，若在從A到B的過程中，機(jī)械能損失為E，小球自B點(diǎn)拋出的水平分速度為v，則小球拋出后到達(dá)最高點(diǎn)時與A點(diǎn)的豎直距離是 。例3、AB解: 小球自B點(diǎn)拋出后做斜上拋運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,到最高點(diǎn)C的速度仍為v ,設(shè)AC的高度差為hvCh由動能定理, AB Cmgh E=1/2mv2 h=v2/2g+

7、E/mgv2/2g+E/mg 練習(xí)3、下列關(guān)于運(yùn)動物體所受的合外力、合外力做功和動能變化的關(guān)系，正確的是 A如果物體所受的合外力為零，那么，合外力對 物體做的功一定為零 B如果合外力對物體所做的功為零，則合外力一 定為零 C物體在合外力作用下作變速運(yùn)動，動能一定變 化 D物體的動能不變，所受的合外力必定為零A 質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動員從高為H的跳臺上以速率v1 起跳，落水時的速率為v2 ，運(yùn)動中遇有空氣阻力，那么運(yùn)動員起跳后在空中運(yùn)動克服空氣阻力所做的功是多少？V1HV2解：對象運(yùn)動員過程-從起跳到落水受力分析-如圖示fmg由動能定理合例4.練習(xí)4、一質(zhì)量為1kg的物體被人用手由靜止向上提升1m，

8、這時物體的速度2 m/s，則下列說法正確的是 ( )V=2m/sh=1mFFA手對物體做功 12JB合外力對物體做功 12JC合外力對物體做功 2JD物體克服重力做功 10 JmgA C D 例5.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從高h(yuǎn)的斜面頂端O由靜止開始滑下，最后停止在水平面上B點(diǎn)。若物塊從斜面頂端以初速度v0沿斜面滑下，則停止在水平面的上C點(diǎn)，已知，AB=BC , 則物塊在斜面上克服阻力做的功為 。（設(shè)物塊經(jīng)過斜面與水平面交接點(diǎn)處無能量損失）CABmhO解：設(shè)物塊在斜面上克服阻力做的功為W1， 在AB或BC段克服阻力做的功W2由動能定理 OBmgh -W1 W2= 0OCmgh -W1 2W2=

9、 0 - 1 /2 mv02 W1 =mgh1 /2 mv02 mgh1 /2 mv02 練習(xí)5某人在高h(yuǎn)處拋出一個質(zhì)量為m的物體不計空氣阻力，物體落地時的速度為v，這人對物體所做的功為：( ) Amgh Bmv2/2 Cmgh+mv2/2 Dmv2/2- mghD 例6. 斜面傾角為，長為L， AB段光滑，BC段粗糙，AB =L/3, 質(zhì)量為m的木塊從斜面頂端無初速下滑，到達(dá)C端時速度剛好為零。求物體和BC段間的動摩擦因數(shù)。BACL分析：以木塊為對象，下滑全過程用動能定理：重力做的功為摩擦力做功為 支持力不做功,初、末動能均為零。由動能定理 mgLsin -2/3 mgLcos =0可解得點(diǎn)

10、評：用動能定理比用牛頓定律和運(yùn)動學(xué)方程解題方便得多。 練習(xí)6.豎直上拋一球，球又落回原處，已知空氣阻力的大小正比于球的速度( )（A）上升過程中克服重力做的功大于下降過程中重 力做的功（B）上升過程中克服重力做的功等于下降過程中重力做的功（C）上升過程中克服重力做功的平均功率大于下降 過程中重力做功的平均功率（D） 上升過程中克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力做功的平均功率B 、C例7.將小球以初速度v0豎直上拋，在不計空氣阻力的理想狀況下，小球?qū)⑸仙侥骋蛔畲蟾叨?。由于有空氣阻力，小球?qū)嶋H上升的最大高度只有該理想高度的80%。設(shè)空氣阻力大小恒定，求小球落回拋出點(diǎn)時的速度大小v?解：有空

11、氣阻力和無空氣阻力兩種情況下分別在上升過程對小球用動能定理： vv /fGGf和可得H=v02/2g， 再以小球為對象，在有空氣阻力的情況下對上升和下落的全過程用動能定理。全過程重力做的功為零，所以有：解得 例8.地面上有一鋼板水平放置，它上方3m處有一鋼球質(zhì)量 m=1kg，以向下的初速度v0=2m/s豎直向下運(yùn)動，假定小球運(yùn)動時受到一個大小不變的空氣阻力 f=2N，小球與鋼板相撞時無機(jī)械能損失，小球最終停止運(yùn)動時，它所經(jīng)歷的路程S 等于 多少？ ( g=10m/s2 )V0=2m/sh=3m解：對象 小球過程 從開始到結(jié)束受力分析-如圖示mgf由動能定理 練習(xí)7.如圖所示，A、B是位于水平桌

12、面上的兩質(zhì)量相等的木塊，離墻壁的距離分別為l1 和l2 ，與桌面之間的滑動摩擦系數(shù)分別為A和B，今給A以某一初速度，使之從桌面的右端向左運(yùn)動，假定A、B之間，B與墻間的碰撞時間都很短，且碰撞中總動能無損失，若要使木塊A最后不從桌面上掉下來，則A的初速度最大不能超過 。l1ABl2 例9.在光滑水平面上有一靜止的物體，現(xiàn)以水平恒力甲推這一物體，作用一段時間后，換成相反方向的恒力乙推這一物體，當(dāng)恒力乙作用時間與恒力甲作用時間相同時，物體恰好回到原處，此時物體的動能為32 J,則在整個過程中，恒力甲做的功等于 焦耳，恒力乙做的功等于 焦耳.解：畫出運(yùn)動示意圖如圖示：由牛頓定律和運(yùn)動學(xué)公式 A BCF

13、甲F乙SABS=1/2a1 t2 =F1 t2 /2mv=at=F1 t/mvBCA- S=vt - 1/2 a2 t2 = F1 t 2/m - F2 t2 /2mF2 =3 F1ABCA 由動能定理 F1S+F2S=32W1= F1S=8J W2= F2S=24J8J24J 例10.總質(zhì)量為M的列車，沿水平直線軌道勻速前進(jìn)，其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫節(jié)司機(jī)發(fā)覺時，機(jī)車已行駛L的距離，于是立即關(guān)閉發(fā)動機(jī)滑行設(shè)運(yùn)動的阻力與質(zhì)量成正比，機(jī)車的牽引力恒定，當(dāng)列車的兩部分都停止時，它們的距離是多少？對末節(jié)車廂應(yīng)用動能定理，有說明 本題所求距離為兩個物體的位移之差，需分別對各個物體應(yīng)用動能定理求解時也

14、可假設(shè)中途脫節(jié)時，司機(jī)若立即關(guān)閉發(fā)動機(jī)，則列車兩部分將停在同一地點(diǎn)現(xiàn)實際上是行駛了距離L后才關(guān)閉發(fā)動機(jī)，此過程中牽引力做的功，可看作用來補(bǔ)續(xù)前部分列車多行駛一段距離而才停止,則兩者距離s=s1-s2.對前面部分的列車應(yīng)用動能定理,有 練習(xí)8.質(zhì)量為m的飛機(jī)以水平v0飛離跑道后逐漸上升,若飛機(jī)在此過程中水平速度保持不變,同時受到重力和豎直向上的恒定升力(該升力由其他力的合力提供,不含重力).今測得當(dāng)飛機(jī)在水平方向的位移為L時,它的上升高度為h,求(1)飛機(jī)受到的升力大小?(2)從起飛到上升至h高度的過程中升力所做的功及在高度h處飛機(jī)的動能?解析(1)飛機(jī)水平速度不變,L= v0t,豎直方向的加速

15、度恒定,h=at2,消去t即得由牛頓第二定律得:F=mgma=(2)升力做功W=Fh=在h處,vt=at=例11如圖示，光滑水平桌面上開一個小孔，穿一根細(xì)繩，繩一端系一個小球，另一端用力F 向下拉，維持小球在水平面上做半徑為r 的勻速圓周運(yùn)動現(xiàn)緩緩地增大拉力，使圓周半徑逐漸減小當(dāng)拉力變?yōu)?F 時，小球運(yùn)動半徑變?yōu)閞/2，則在此過程中拉力對小球所做的功是： A0 B7Fr/2C4Fr D3Fr/2解：D 練習(xí)9.某人造地球衛(wèi)星因受高空稀薄空氣的阻氣作用，繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道會慢慢改變，每次測量中衛(wèi)星的運(yùn)動可近似看作圓周運(yùn)動。某次測量衛(wèi)星的軌道半徑為r1，后來變?yōu)閞2 。以Ek1、 E k2表示衛(wèi)星在

16、這兩個軌道上的動能， T1 、 T2表示衛(wèi)星在這兩上軌道上繞地運(yùn)動的周期，則 ( )（A）E k2 Ek1 T2 T1 （B） E k2 Ek1 T2 T1 （C） E k2 Ek1 T2 T1 （D） E k2 Ek1 T2 T1 C 質(zhì)量為m的物體放在小車一端受水平恒力F作用被拉到另一端(如圖所示)。假如第一次將小車固定；第二次小車可以在光滑水平面上運(yùn)動。比較這兩次過程中拉力F所作的功W1和W2、產(chǎn)生的熱量Q1和Q2、物體的末動能Ek1和Ek2，應(yīng)有W1_W2；Q1_Q2；Ek1_ _Ek2。(用“”或“ (v0+vm) / 2D. 克服阻力的功為提示: 由動能定理 Pt fs =1/2m

17、(vm2 - v02 ) f=F=P/vm 聯(lián)列解之 A C D例20.一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A弧形（圓弧由光滑模板形成，未畫出），經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的，AB和CD都與BC相切?，F(xiàn)將大量的質(zhì)量均為m的小箱一個一個在A處放到傳送帶上，放置時初速為零，經(jīng)傳送帶運(yùn)送到D處，D和A的高度差為h。穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L。每個箱子在A處投上后，在到達(dá)B之前已經(jīng)相對于傳送帶靜止，且以后也不再滑動（忽略經(jīng)BC段時的微小滑動）。己知在一段相當(dāng)長的時間T內(nèi)，共運(yùn)送小貨箱的數(shù)目為N，這裝置由電動機(jī)帶動，傳送帶與輪子間無

18、相對滑動，不計輪軸處的摩擦。求電動機(jī)的平均輸出功率P。【解析】以地面為參考（下同），設(shè)傳送帶的運(yùn)動速度為v0，在水平段運(yùn)輸?shù)倪^程中，小貨箱先在滑動摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動，設(shè)這段路程為S，所用時間為t，加速度為a，則對小箱有：Sat2v0at在這段時間內(nèi)，傳送帶運(yùn)動的路程為：S0= v0t，由以上可得S02S 用f表示小箱與傳送帶之間的滑動摩擦力，則傳送帶對小箱做功為： W1=fS=mv02傳送帶克服小箱對它的摩擦力做功： W0=Fs0=2mv02兩者之差就是克服摩擦力做功發(fā)出的熱量： Q=mv02 可見，在小箱加速運(yùn)動過程中，小箱獲得的動能與發(fā)熱量相等。T時間內(nèi)，電動機(jī)輸出的功為：W=PT此功用于增加小箱的動能、勢能以及克服摩擦力發(fā)熱,即W=Nmv02十NmghNQ已知相鄰兩小箱的距離為L，所以：v0TNL聯(lián)立得第二課時 動能 動能定理 習(xí)題課 （第二課時）(2)物理意義：動能定理指出了外力對物體所做的總功與物體動能變化之間的關(guān)系，即外力對物體做的總功，對應(yīng)著物體動能的變化，變化的大小由做功的多少來量度.(3)動能定理的理解及應(yīng)用要點(diǎn) 動能定理的計算式為標(biāo)量式，v為相對同一參考系的速度 動能定理中“外力”指作用在物體上包含重力在內(nèi)的所有外力如彈力、摩擦力、電場力、磁場力、萬有引力 動能定理的對象是單一物體，或者可以看成單一物體的物體系 動能定理適用于物體的直線運(yùn)動，