流動的空氣具有動能，臺風(fēng)、龍卷風(fēng)可以拔起大樹、掀翻車輛；流動的水具有動能，可以推動水磨、沖擊水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電；飛行的子彈具有動能，可以射穿物體……那么物體的動能與哪些因素有關(guān)呢？怎樣定量地表示物體動量的大小呢？
知識點(diǎn) 動能的表達(dá)式
問題1：設(shè)物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動方向相同的未知恒定外力F的作用下在光滑水平面上發(fā)生一段位移L，速度由v1增加到v2，試用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式，推導(dǎo)出力F對物體做功與物體動能的關(guān)系式。
在整個(gè)過程中力F合所做的功 W = F合l (1)
根據(jù)牛頓第二定律： F合= m a (2)
根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式： v22- v12=2al
即： l= v22- v12/2a (3)
把（2）（3）兩式代入（1）式
W = m a( v22- v12)/2a
也就是：W = m( v22- v12)/2
W = m v22/2- m v12/2
1.定義:動能是由于物體運(yùn)動而具有的能量。2.表達(dá)式:Ek= ,式中v是瞬時(shí)速度。3.單位:在國際單位制中,動能的單位是焦耳,符號是 J。4.矢標(biāo)性:動能是一個(gè)標(biāo)量,還是一個(gè)狀態(tài)量。
對動能及動能變化的理解
1.動能的特性(1)相對性:選取不同的參考系,物體的速度不同,動能也不同,一般以地面為參考系。(2)狀態(tài)量:動能是表征物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量,與物體的運(yùn)動狀態(tài)(或某一時(shí)刻的速度)相對應(yīng)。(3)標(biāo)量性:只有大小,沒有方向;只有正值,沒有負(fù)值。
【例】(多選)關(guān)于動能的理解,下列說法正確的是(　　)A.凡是運(yùn)動的物體都具有動能B.重力勢能可以為負(fù)值,動能也可以為負(fù)值C.一定質(zhì)量的物體,動能變化時(shí),速度一定變化,但速度變化時(shí),動能不一定變化D.動能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)
解析：動能是物體由于運(yùn)動而具有的能量,所以運(yùn)動的物體都具有動能,A正確;動能不可能為負(fù)值,故B錯(cuò)誤;由于速度為矢量,當(dāng)方向變化時(shí),若其速度大小不變,則動能并不改變,故C正確;做勻速圓周運(yùn)動的物體動能不變,但并不處于平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。答案：AC
知識點(diǎn) 動能定理
(1)內(nèi)容:力在一個(gè)過程中對物體所做的功,等于物體在這個(gè)過程中動能的變化。其中:①Ek2表示物體的末動能;②Ek1表示物體的初動能;③W表示合力做的功,或說是物體所受所有外力對物體做功的代數(shù)和。(3)適用范圍:動能定理既適用于恒力做功,也適用于變力做功,既適用于直線運(yùn)動,也適用于曲線運(yùn)動,應(yīng)用非常廣泛。
1.表達(dá)式的理解(1)公式W=Ek2-Ek1中W是合外力做的功,不是某個(gè)力做的功,W可能是正功,也可能是負(fù)功。(2)Ek2、Ek1分別是末動能和初動能,Ek2可能大于Ek1,也可能小于Ek1。
3.動能定理公式中等號的意義(1)等值關(guān)系:某物體的動能變化量總等于合力對它做的功。(2)單位相同:國際單位都是焦耳。(3)因果關(guān)系:合力對物體做功是引起物體動能變化的原因,合外力做功的過程實(shí)質(zhì)上是其他形式的能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程,轉(zhuǎn)化了多少由合外力做了多少功來度量。
4.適用范圍動能定理應(yīng)用廣泛,直線運(yùn)動、曲線運(yùn)動、恒力做功、變力做功、同時(shí)做功、分段做功等各種情況均適用。
【例】 下列關(guān)于運(yùn)動物體所受的合力、合力做功和動能變化的關(guān)系,正確的是(　　)A.如果物體所受的合力為零,那么合力對物體做的功一定為零B.如果合力對物體做的功為零,則合力一定為零C.物體在合力作用下做勻變速直線運(yùn)動,則動能在一段過程中變化量一定不為零D.如果物體的動能不發(fā)生變化,則物體所受合力一定是零
解析：功是力與物體在力的方向上發(fā)生的位移的乘積,如果物體所受的合力為零,那么合力對物體做的功一定為零,A正確;如果合力對物體做的功為零,可能是合力不為零,而是物體在合力的方向上的位移為零,B錯(cuò)誤;豎直上拋運(yùn)動是一種勻變速直線運(yùn)動,在物體上升和下降階段經(jīng)過同一位置時(shí)動能相等,動能在這段過程中變化量為零,C錯(cuò)誤;動能不變化,只能說明速度大小不變,但速度方向有可能變化,因此合力不一定為零,D錯(cuò)誤。答案：A
1.應(yīng)用動能定理解題的步驟
2.注意事項(xiàng)(1)動能定理的研究對象可以是單一物體,或者是可以看作一物體的物體系統(tǒng)。(2)動能定理是求解物體的位移或速率的簡捷公式。當(dāng)題目涉及位移和速度而不涉及時(shí)間時(shí)可優(yōu)先考慮動能定理;處理曲線運(yùn)動中的速率問題時(shí)也要優(yōu)先考慮動能定理。
(3)若過程包含了幾個(gè)運(yùn)動性質(zhì)不同的分過程,既可分段考慮也可整個(gè)過程考慮。但求功時(shí),有些力不是全過程都做功,必須根據(jù)不同的情況分別對待求出總功。(4)應(yīng)用動能定理時(shí),必須明確各力做功的正、負(fù)。當(dāng)一個(gè)力做負(fù)功時(shí),可設(shè)物體克服該力做功為W,將該力做功表達(dá)為-W,也可以直接用字母W表示該力做功,使其字母本身含有負(fù)號。
【例】如圖所示,一只20 kg的狗拉著一個(gè)80 kg的雪橇以3 m/s的速度沖上坡度為θ的斜坡。已知sin θ= ,斜坡對雪橇的摩擦阻力恒為20 N,狗拉雪橇上坡時(shí)的加速度為0.2 m/s2,經(jīng)過10 s拉雪橇的套繩突然斷開,雪橇剛好能沖上坡頂。求斜坡長。(g取10 m/s2)
動能定理在多過程中的應(yīng)用
1.對于多個(gè)物理過程要仔細(xì)分析,將復(fù)雜的過程分割成一個(gè)一個(gè)子過程,分別對每個(gè)過程分析,得出每個(gè)過程遵循的規(guī)律。當(dāng)每個(gè)過程都可以運(yùn)用動能定理時(shí),可以選擇分段或全程應(yīng)用動能定理,題目不涉及中間量時(shí),選擇全程應(yīng)用動能定理更簡單、方便。
2.應(yīng)用全程法解題求功時(shí),有些力可能不是全過程都作用的,必須根據(jù)不同的情況分別對待,弄清楚物體所受的力在哪段位移上做功,哪些力做功,做正功還是負(fù)功,正確寫出總功。
3.運(yùn)用動能定理只需要從力在整個(gè)位移內(nèi)做的功和這段位移始末兩狀態(tài)動能變化去考慮,無須注意其中運(yùn)動狀態(tài)變化的細(xì)節(jié),同時(shí)動能和功都是標(biāo)量,無方向性,所以無論是直線運(yùn)動或曲線運(yùn)動,運(yùn)用動能定理去分析,都會比較簡單。
【例】 如圖是跳水運(yùn)動員在跳臺上騰空而起的姿態(tài)。跳臺距水面高度為h1=10 m,此時(shí)他恰好到達(dá)最高位置,估計(jì)此時(shí)他的重心離跳臺臺面的高度為Δh=1 m。當(dāng)他下降到手觸及水面時(shí)要伸直雙臂做一個(gè)翻掌壓水花的動作,這時(shí)他的重心離水面也是Δh=1 m,運(yùn)動員的質(zhì)量m=50 kg,g取10 m/s2,求:(1)從最高點(diǎn)到手觸及水面的過程中,其運(yùn)動可以看作是自由落體運(yùn)動,他在空中完成一系列動作可利用的時(shí)間為多長?(2)忽略運(yùn)動員進(jìn)入水面過程中受力的變化,入水之后,他的重心能下沉到離水面h2=2.5 m處,試估算水對他的平均阻力。
解析：(1)由題意知,這段時(shí)間運(yùn)動員重心下降高度h=10 m,(2)整個(gè)過程運(yùn)動員重心下降高度為h1+Δh+h2=13.5 m,設(shè)水對他的平均阻力為Ff,根據(jù)動能定理有mg(h1+Δh+h2)-Ffh2=0,整理并代入數(shù)據(jù)得Ff=2 700 N。答案：(1)1.4 s　(2)2 700 N
牛頓定律解題和動能定理解題的比較
應(yīng)用動能定理的優(yōu)越性(1)物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中,物體的運(yùn)動性質(zhì)、運(yùn)動軌跡、做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮,使分析簡化。(2)應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律時(shí),涉及的有關(guān)物理量比較多,對運(yùn)動過程中的細(xì)節(jié)也要仔細(xì)研究,而應(yīng)用動能定理只考慮合外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動能,并且可以把不同的運(yùn)動過程合并為一個(gè)全過程來處理。
應(yīng)用動能定理的優(yōu)越性(3)一般情況下,由牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律能夠求解的問題,用動能定理也可以求解,并且更為簡捷。(4)牛頓定律解決的是瞬時(shí)問題,處理一些狀態(tài)量之間的關(guān)系比較方便;動能定理將狀態(tài)量的變化與過程相聯(lián)系,在不需要關(guān)注具體過程的情況下是比較方便的。
【例】一架噴氣式飛機(jī),質(zhì)量為m=5×103 kg,起飛過程中從靜止開始滑行的路程為s=5.3×102 m時(shí)(做勻加速直線運(yùn)動),達(dá)到起飛速度v=60 m/s。在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的k倍(k=0.02)。求飛機(jī)受到的牽引力。解析：解法一以飛機(jī)為研究對象,它受重力、支持力、牽引力和阻力作用。由牛頓第二定律得F-kmg=ma①又由運(yùn)動學(xué)公式得v2-02=2ax②解①②式得
解法二以飛機(jī)為研究對象,它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用,這四個(gè)力做的功分別為WG=0,W支=0,W牽=Fx,W阻=-kmgx。
答案：1.8×104 N
1．某同學(xué)用200 N的力將質(zhì)量為0.44 kg的足球踢出,足球以10 m/s的初速度沿水平草坪滾出60 m后靜止,則足球在水平草坪上滾動過程中克服阻力做的功是 (　　)A.4.4 J B.22 JC.132 J D.12 000 J
解析：根據(jù)動能定理得-Wf=0- mv2,得Wf=22 J。答案：B
2．有一質(zhì)量為m的木塊,從半徑為r的圓弧曲面上的a點(diǎn)滑向b點(diǎn),如圖所示。如果由于摩擦使木塊的運(yùn)動速率保持不變,則以下敘述正確的是 (　　)A.木塊所受的合外力為零B.因木塊所受的力都不對其做功,所以合外力做的功為零C.重力和摩擦力的合力做的功為零D.重力和摩擦力的合力為零
解析：物體做曲線運(yùn)動,速度方向變化,加速度不為零,故合外力不為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;速率不變,動能不變,由動能定理知,合外力做的功為零,而支持力始終不做功,重力做正功,所以重力做的功與摩擦力做的功的代數(shù)和為零,但重力和摩擦力的合力不為零,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。答案：C
3．某消防隊(duì)員從一平臺跳下,下落2 m后,雙腳觸地,接著他用雙腿彎曲的方法緩沖,使自身重心又下降了0.5 m,在著地的過程中,地面對他雙腳的平均作用力估計(jì)為(　　)A.自身所受重力的2倍B.自身所受重力的5倍C.自身所受重力的8倍D.自身所受重力的10倍
解析：消防隊(duì)員下落至重心下降到最低,重力做功WG=mg(h+Δh),地面對隊(duì)員的作用力做功WF=FΔh,由動能定理WG-WF=0,代入數(shù)值解得F=5mg。答案：B

相關(guān)課件

高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理圖文課件ppt：

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理圖文課件ppt，共24頁。PPT課件主要包含了溫故知新，動能定理，例題精析，方法總結(jié)，行星的運(yùn)動，飛馳的汽車，微觀的分子，列車提速時(shí)牽引力做功，動能的表達(dá)式，ma×等內(nèi)容，歡迎下載使用。

高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理教學(xué)課件ppt：

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理教學(xué)課件ppt，共34頁。PPT課件主要包含了復(fù)習(xí)回顧，動能的表達(dá)式，動能定理，課堂小結(jié)等內(nèi)容，歡迎下載使用。

人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理教學(xué)演示課件ppt：

這是一份人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理教學(xué)演示課件ppt，共10頁。PPT課件主要包含了重點(diǎn)解決的內(nèi)容，動能理解及其表達(dá)式，動能定理的推導(dǎo)，動能定理表達(dá)式，＝Ek2－Ek1，理解總結(jié)等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)課件 更多

高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理教學(xué)課件ppt

高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理教學(xué)課件ppt
物理必修 第二冊3 動能和動能定理評課ppt課件

物理必修 第二冊3 動能和動能定理評課ppt課件
高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理授課ppt課件

高中物理人教版 (2019)必修 第二冊3 動能和動能定理授課ppt課件
高中物理人教版 (2019)必修 第二冊第八章 機(jī)械能守恒定律3 動能和動能定理圖片課件ppt

高中物理人教版 (2019)必修 第二冊第八章 機(jī)械能守恒定律3 動能和動能定理圖片課件ppt
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)必修 第二冊電子課本

3 動能和動能定理

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第二冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機(jī)號注冊
手機(jī)號碼

手機(jī)號格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機(jī)號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部