動能和動能定理7

1、動能和動能定理一、 要求與目標(biāo)：1、 理解動能的的概念，會用動能的定義進(jìn)行計算。2、 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)行計算。3、 理解動能定理的推導(dǎo)過程。4、 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。二、 重點與難點：1、動能的概念；動能定理及其應(yīng)用。2 、對動能定理的理解。三教學(xué)過程：（一）請同學(xué)們欣賞幾個課件，這些課件有什么共同特點呢？學(xué)生的回答是：這些物體均在運動，哪這些物體具有能嗎？歸納：我們把這些運動物體具有的能叫物體的“動能”哪么物體的動能與哪些因素有關(guān)呢？例題1、如圖有一質(zhì)量為m的物體放在粗糙的水平面上，物體在運動過程中受到的摩擦力為f,當(dāng)物體受

2、到恒力f （ff）作用從速度vo增加到v時，物體運動合力做功為多大？解：物體運動中的加速度為：a = f _ f由運動學(xué)公式得到v2=v（2+2as代入得到：v2 -v。2 =2（ff）s m . 1、，2 1 . ,2 .-.整理得到：一mv mvo = （f - f ）s 2 2 我們將：1mv2=ek,叫物體的動能。（f f）s=w合，叫合外力做功。2 （二）、認(rèn)識動能：ek=2mv2動能不僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，還與物體的速度平方有關(guān)；它是一個標(biāo)量，僅有大小而沒有方向。如一個物體以4m/s速度從a點運動過后又以4m/s的速度返回a點，兩次過a點時物體的動能大小相等。動能的單位是：“j” 有

3、：1kg.m2/s2=1j 例題1、改變汽車的質(zhì)量和速度，都能使汽車的動能發(fā)生改變，在下列情況下，汽車的動能各是原來的幾倍。a、質(zhì)量不變，速度增大為原來的2倍；8速度不變，質(zhì)量增大為原來的2倍；g質(zhì)量減半，速度增大到原來的4倍；以速度減半，質(zhì)量增大到原來的4倍。（三）動能定理：1 2 1 21、在物理上我們將一mv2 - mv。2 =（f - f）s叫動能定理，它反映的是物體合外力做2 2功與物體動能變化量之間的關(guān)系。當(dāng)合外力做正功時，末動能大于初動能，其動能增加。當(dāng)合外力做負(fù)功時，末動能小于初動能，其動能減小。當(dāng)合外力做功等于零時，物體的動能不變。例題：一物體做變速運動時，下列說法正確的是(

4、bd )a. 合外力一定對物體做功，使物體動能改變b. 物體所受合外力一定不為零c. 合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變d. 物體加速度一定不為零2、理解：(1)動能的變化量： ek=-mv-mv(2 2 2僅決定于初末位置，與過程無關(guān). 。(2) 合外力做功：w合=f合s 例題：如圖所示，質(zhì)量為m的物體受到與水平方向成。的恒力f作用下從靜止開始運動 , 物體在運動過程中受到的阻力恒為f,當(dāng)物體運動s位移時，其運動的速度為多大？s解：先對物體受力分析，然后求出物體的合外力，w合=(fcos 0 f) s , 再運用動能1 2 . 正理：(f cos - f )s =mv 求出相應(yīng)的速度v

5、值.(情況二 ): 當(dāng)物體受到的合外力在確定的過程中變化時，則只能將力分開求。即先對物體進(jìn)行受力分析，然后求出每個力分別做的功，再根據(jù)功是標(biāo)量，確定力做的是正功還是負(fù)功。即w 合=wi+w2+w3+ . 例題：在粗糙的水平面上，質(zhì)量為m的物體受到的阻力恒為f,物體從靜止開始受恒力f作 用下運動，當(dāng)物體運動s位移時撤去f,問物體在這個水平面上最多還能運動多遠(yuǎn)？ff - - 114 s . 工_ sa2 _ /v j? - - k解：在起始到結(jié)束的過程中，由于力f僅作用了一段距離，所以若用w合=f合s顯然不能求出其合外力，應(yīng)該先求出f和f各自做的功，特別要注意是做正功還是做負(fù)功。-w合=wfwf=

6、fs f (s+si) 1 2 1 2您用動能th理wk = - mv mvo2 2四：動能定理的應(yīng)用：從剛才解題的過程中可以看出，在應(yīng)用動能定理時一定要明確對“誰”用動能定理。對“哪個物體”和“哪個過程”，這一點是我們物理學(xué)解題的基本思路，所以運用動能定理解題時，我們要注意兩點：明確研究對象（對誰運用動能定理）明確研究過程（對哪個過程運用動能定理）只有明確了這兩步，我們才能放心地去運用動能定理解題了。例題1、一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0 x 103kg,起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為s=5.3x 102m，達(dá)到起飛速度v=60m/s，在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是收音機(jī)重力的0.02倍（

7、k=0.02 ），求收音機(jī)受到的牽引力f。分析：研究對象：飛機(jī)研究過程：從靜止起飛（v=60m/s ）1 2 1 2適用公式：動能定理：m = mv -mv02 2具體表達(dá)：（f-f）s = ：mv2得到牽引力：f= 些kmg=1.8 104 n 2s 詳細(xì)書寫板書過程，要有：文字說明，原始公式，重要的演算過程及數(shù)據(jù)代入，最后不能忘了單位。例題2:有一長為l的木塊，質(zhì)量為m,靜止地放在光滑的水平面上，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的子彈（可視為質(zhì)點）以初速度v。入射木塊，若在子彈穿出木塊的過程中，木塊發(fā)生的位移為s,求子彈射出木塊后，木塊和子彈的速度分別為多大？（設(shè)子彈在木塊中受到的阻力恒為f）分析：（1）研

8、究對象：子彈研究過程：從子彈開始入射木塊（v0）到子彈射出木塊（v）時為止1 2 1 2應(yīng)用動能定理：m = 一mv mv2 21 2 1 2具體代入：- f （s l） = mv mv0可以求出相應(yīng)的v值。（2）研究對象：木塊研究過程：從子彈開始入射木塊（0）到子彈射出木塊（v）時為止1、，2 應(yīng)用動能定理：m =- mv 2 1 2 具體代入：fs mv22 可以求出相應(yīng)的v值。2、動能定理不僅適用于恒力做功，而且還適用于變力做功或瞬時力做功。例題：如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩經(jīng)過光滑小孔牽引在光滑水平面上做勻速圓周運動，拉力為某個值f時，轉(zhuǎn)動半徑為r,當(dāng)拉力逐漸減小到了f/4時，物體仍

9、做勻速圓周運動，半徑為2r,則外力對物體所做的功為多大？分析，這個外力使物體從半徑為r變?yōu)?r,但我們可以看出其力f是一個變力，所以這是一個變力做功的問題。研究的對象是：物體研究的過程是：從小球半徑為r到小球半徑為2r。，1 2 1 2 適用的公式是：m = - mv - - mv0 2 mvo 當(dāng)物體在f力作用下其勻速圓周運動的半徑為r時，有f =0r 121 一得到：一mv0 fr2 221 mv同理當(dāng)物體在f/4力作用下其勻速圓周運動的半徑為2r時，有一f = 4 2r1 21 一得到： mv =言fr代入：外力f做功為w=順合=mv2mv2 = fr fr =【fr2 2 2 4 4練習(xí): 練習(xí)：如圖，在水平恒力f作用下，物體沿光滑曲面從高為h1的a處運動到高為h2的b處, 若在a處的速度為va,b處速度為vb,則ab的水平距離為多大？-mv022 角昆：可先讓學(xué)生用牛頓定律考慮，遇到困難后，再指導(dǎo)使用動能定理。a到b過程中，物體受水平恒力f,支持力n和重力mg的作用。三個力做功分別為fs, 0和-mg(h2-hi),所以動能定理寫為：解得 $=?甌- 虹)+：宵一頊 ) r z從此例可以看出，以我們現(xiàn)在的知識水平，牛頓定律無能為力的問題，動能定理可以很方便地解決，其關(guān)鍵就在于動能定理不計