高一物理教課件：第三節(jié) 第2課時《動能定理》（粵教版必修2）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第2課時動能定理 1 知道外力對物體做功可以改變物體的動能 2 正確理解動能定理 知道動能定理的適用條件 會用動能定理進(jìn)行計(jì)算 3 會用動能定理解決力學(xué)問題 知道用動能定理解題的步驟 知識回憶 1 動能定理表達(dá)式 對于勻變速直線運(yùn)動我們可以很容易求出物體的動能和合力做的功 在下面的兩段視頻中你能否求出物體在最低點(diǎn)的動能 W總 W1 W2 W3 2 合力做的功 即總功 等于各分力做功的代數(shù)和 當(dāng)物體的運(yùn)動不再是勻變速直線運(yùn)動 我們以前的公式就不能用了 上一節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 外力做的功等于物體動能的改變量 即 W外 EK2 EK1 EK 我們可以通過求合力做的功來尋找物體的動能 生活中大部分物體的運(yùn)動都不是勻變速直線運(yùn)動 那我們?nèi)绾畏治鲞@些一般的運(yùn)動呢 一動能定理 1 內(nèi)容 合外力所做的功等于物體動能的變化 2 表達(dá)式 W Ek Ek2 Ek1 末動能 初動能 3 對動能定理的理解 1 合外力做正功 動能增加 合外力做負(fù)功 動能減少 2 動能定理中的功是合外力做的總功總功的求法a 先求合力 再求合力做的功b 先求每個力做的功 再求代數(shù)和 3 適用范圍 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 物體從高出地面H m 的地方自由落下 不計(jì)空氣阻力 落至地面陷入沙坑h m 后停止 求物體在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍 二動能定理的運(yùn)用 討論與交流 對下面的物理情形你會如何處理 方法一 用牛頓定律和運(yùn)動公式求解 解 落地前物體做自由落體運(yùn)動 v22 v02 2gH 陷入沙坑后物體做勻減速直線運(yùn)動 末速度v3 0 有mg f m v32 v22 2 h 由 得 f 1 H h mg 方法二 分過程用動能定理求解 解 自由落體 mgH mv22 2 0 勻減速直線運(yùn)動 mg f h 0 mv22 2 由 得 f 1 H h mg 方法三 全過程用動能定理求解mg H h fh 0 f 1 H h mg 結(jié)論 動能定理不涉及運(yùn)動過程中的加速度和時間 只須明確初末動能 所以比牛頓定律方便 牛頓第二定律是矢量式 反映的是力與加速度的瞬時關(guān)系 動能定理是標(biāo)量式 反映做功過程中總功與始末狀態(tài)動能變化的關(guān)系 動能定理和牛頓第二定律是研究物體運(yùn)動問題的兩種不同的方法 動能定理與牛頓第二定律的區(qū)別與聯(lián)系 動能定理不涉及物體運(yùn)動過程中的加速度和時間 對變力做功和多過程問題用動能定理處理有時很方便 應(yīng)用動能定理解題的基本步驟 1 確定研究對象 明確它的運(yùn)動過程 2 對物體進(jìn)行受力分析 求各個力所做的功 有正功 負(fù)功 3 明確初狀態(tài)和末狀態(tài)的動能 4 利用動能定理公式列方程求解 1 一輛汽車當(dāng)它的速度為v時 踩剎車后可以滑動s 那么當(dāng)它的速度為2v時 踩剎車后能滑動多遠(yuǎn)呢 解析 假設(shè)車與路面之間的摩擦力為恒力 由動能定理可知 摩擦力做的負(fù)功應(yīng)該等于汽車動能的變化量 即 過程一 初速度為v 末速度為0 過程二 初速度為2v 末速度為0 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 現(xiàn)將該物體無初速度地放到傳送帶上的A點(diǎn) 然后物體運(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 5JB 2JC 2 5JD 5J 解析 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 2mv2 0 5 1 1J 0 5J 3 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 解析 研究對象 運(yùn)動員 物理過程 從起跳到落水 受力分析 如圖所示 4 質(zhì)量為m的小球 從半徑為R的半圓形槽的邊緣A點(diǎn)沿內(nèi)表面開始下滑 到達(dá)最低點(diǎn)B的速度為v 求在弧AB段阻力對物體所做的功 解析 物體在弧AB段運(yùn)動過程中受重力 彈力和阻力作用 其中彈力和阻力是變力 但在此過程中彈力對小球不做功 重力是恒力 在這一過程中 重力的做功 由動能定理有 解得 5 地面上有一鋼板水平放置 它上方3m處有一鋼球質(zhì)量為m 1kg 鋼球以向下的初速度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 解析 研究對象 小球 研究過程 從開始到結(jié)束 受力分析 如圖所示 由動能定理 2 應(yīng)用動能定理解題的基本步驟 1 選取研究對象 明確它的運(yùn)動過程 2 分析研究對象的受力情況和各個力的做功情況 受哪些力 每個力是否做功 做正功還是做負(fù)功 做多少功 然后求各個力做功的代數(shù)和 3 明確物體在運(yùn)動過程的始末狀態(tài)的動能EK1和EK2 4 列出動能定理的方程W外 EK2 EK1 及其他必要的輔助方程 進(jìn)行求解 1 動能定理 合外力所做的功等于物體動能的變化 W Ek Ek2 Ek1 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全