動能與動能定理.ppt課件

1、動能動能 動能定理動能定理 什么是動能？它與哪些因素有關(guān)？什么是動能？它與哪些因素有關(guān)？物體由于運動而具有的能叫動能物體由于運動而具有的能叫動能它與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。它與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。問題：光滑水平面上一物體原來靜止，質(zhì)量為問題：光滑水平面上一物體原來靜止，質(zhì)量為m，此時動能是多少？此時動能是多少？(因為物體沒有運動，所以沒有動能因為物體沒有運動，所以沒有動能)。 在恒定外力在恒定外力F作用下，物體發(fā)生一段位移作用下，物體發(fā)生一段位移s，得到速度得到速度v(如圖如圖)，這個過程中外力做功多少？物，這個過程中外力做功多少？物體獲得了多少動能？體獲得了多少動能？V=0aFsvFFsEk

2、22212mvavma 物體的動能等于它的質(zhì)量跟它的速度平方物體的動能等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半。用的乘積的一半。用Ek表示動能，則計算動能表示動能，則計算動能的公式為：的公式為：動能與功一樣，也是標量，不受速度方向的影響動能與功一樣，也是標量，不受速度方向的影響221mvEk它在國際單位制中的單位也是焦耳它在國際單位制中的單位也是焦耳(J)。一個物體處于某一確定運動狀態(tài)，它的動能也一個物體處于某一確定運動狀態(tài)，它的動能也就對應(yīng)于某一確定值，因此動能是狀態(tài)量。就對應(yīng)于某一確定值，因此動能是狀態(tài)量。一、動能一、動能試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動能：試比較下列每種情況下，甲、乙

3、兩物體的動能：(除題意中提到的物理量外，其他物理情況相同除題意中提到的物理量外，其他物理情況相同)總結(jié)：動能是標量，與速度方向無關(guān)；動能與總結(jié)：動能是標量，與速度方向無關(guān)；動能與 速度的平方成正比，因此速度對動能的速度的平方成正比，因此速度對動能的 影響更大。影響更大。物體甲的速度是乙的兩倍；物體甲的速度是乙的兩倍；物體甲向北運動，乙向南運動；物體甲向北運動，乙向南運動；物體甲做直線運動，乙做曲線運動；物體甲做直線運動，乙做曲線運動；物體甲的質(zhì)量是乙的一半。物體甲的質(zhì)量是乙的一半。乙甲EE4乙甲EE 乙甲EE 乙甲EE 2二、動能定理二、動能定理 問題：將剛才推導(dǎo)動能公式的例子改動一下：假問題

4、：將剛才推導(dǎo)動能公式的例子改動一下：假設(shè)物體原來就具有速度設(shè)物體原來就具有速度v1，且水平面存在摩擦力，且水平面存在摩擦力f，在，在外力外力F作用下，經(jīng)過一段位移作用下，經(jīng)過一段位移s，速度達到，速度達到v2，如圖，則，如圖，則此過程中，外力做功與動能間又存在什么關(guān)系呢？此過程中，外力做功與動能間又存在什么關(guān)系呢？asv2Ffv1Ff分析：分析： 外力外力F做功：做功： W1Fs 摩擦力摩擦力f做功：做功： W2-fsfsFsW總sFsfF合)(1122212221212mvmvavvmakkkEEE12（1動能定理：外力對物體所做的總功動能定理：外力對物體所做的總功等于物體動能的增加。等于物

5、體動能的增加。（2公式：公式：W總表示外力對物體做的總功，總表示外力對物體做的總功，Ek1表示物體初狀態(tài)的動能，表示物體初狀態(tài)的動能，Ek2表示末狀態(tài)動能表示末狀態(tài)動能kkkEEEW12總動能定理動能定理1.對象：單個物體也可對系統(tǒng)）2.表達式：W=EK3.留意：W為全部外力做功的代數(shù)和。而EK為物體動能的改變量式中的位移,速度等均以地面為參照物4.對動能定理的理解對動能定理的理解a對外力對物體做的總功的理解對外力對物體做的總功的理解 有的力促進物體運動，而有的力則阻礙物有的力促進物體運動，而有的力則阻礙物體運動。因此它們做的功就有正、負之分，體運動。因此它們做的功就有正、負之分，總功指的是各

6、外力做功的代數(shù)和；又因為總功指的是各外力做功的代數(shù)和；又因為W總總W1+W2+F1s+F2s+F合合s，所，所以總功也可理解為合外力的功。以總功也可理解為合外力的功。b對該定理標量性的認識對該定理標量性的認識 因動能定理中各項均為標量，因此單純速因動能定理中各項均為標量，因此單純速度方向改變不影響動能大小。如勻速圓周運動度方向改變不影響動能大小。如勻速圓周運動過程中，合外力方向指向圓心，與位移方向始過程中，合外力方向指向圓心，與位移方向始終保持垂直，所以合外力做功為零，動能變化終保持垂直，所以合外力做功為零，動能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。亦為零，并不因速度方向改變而改變。c對定理中

7、對定理中“添加一詞的理解添加一詞的理解 由于外力做功可正、可負，因此物體在由于外力做功可正、可負，因此物體在一運動過程中動能可增加，也可能減少。因一運動過程中動能可增加，也可能減少。因而定理中而定理中“添加一詞，并不表示動能一定添加一詞，并不表示動能一定增大，它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動能差，增大，它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動能差，或稱為或稱為“改變量改變量”。數(shù)值可正，可負。數(shù)值可正，可負。d對狀態(tài)與過程關(guān)系的理解對狀態(tài)與過程關(guān)系的理解 功是伴隨一個物理過程而產(chǎn)生的，是過功是伴隨一個物理過程而產(chǎn)生的，是過程量；而動能是狀態(tài)量。動能定理表示了過程量；而動能是狀態(tài)量。動能定理表示了過程量等于狀態(tài)

8、量的改變量的關(guān)系。程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。(1)明確研究對象及所研究的物理過程。明確研究對象及所研究的物理過程。 (2)對研究對象進行受力分析，并確定各力所對研究對象進行受力分析，并確定各力所 做的功，求出這些力的功的代數(shù)和。做的功，求出這些力的功的代數(shù)和。(3)確定始、末態(tài)的動能。確定始、末態(tài)的動能。 根據(jù)動能定理列出方程根據(jù)動能定理列出方程(W總總Ek2-Ek1)(4)求解方程、分析結(jié)果求解方程、分析結(jié)果5、動能定理的應(yīng)用步驟：、動能定理的應(yīng)用步驟：三、動能定理的應(yīng)用：三、動能定理的應(yīng)用：1、凡涉及質(zhì)點的位移與速度關(guān)系問題時，、凡涉及質(zhì)點的位移與速度關(guān)系問題時，應(yīng)優(yōu)先考慮用動能定理。

9、應(yīng)優(yōu)先考慮用動能定理。2、可以利用動能定理求功，特別是求變力、可以利用動能定理求功，特別是求變力做功做功例例1一物體做變速運動時，下列說法正確的是一物體做變速運動時，下列說法正確的是 （ ） A合外力一定對物體做功，使物體動能改變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物體加速度一定不為零B D例例2、某人用腳踢地上的質(zhì)量為、某人用腳踢地上的質(zhì)量為1kg的足球，的足球，使其以使其以4m/s的速度飛行了的速度飛行了8m，求該人對足，求該人對足球所做

10、的功？球所做的功？例例2在水平放置的長直木板槽中，一木塊以在水平放置的長直木板槽中，一木塊以 6.0米米/秒的初速度開始滑動。滑行秒的初速度開始滑動。滑行4.0米后速度米后速度減為減為4.0米米/秒，若木板槽粗糙程度處處相同，此秒，若木板槽粗糙程度處處相同，此后木塊還可以向前滑行多遠？后木塊還可以向前滑行多遠？解：設(shè)木板槽對木塊摩擦力為解：設(shè)木板槽對木塊摩擦力為f，木塊質(zhì)量為，木塊質(zhì)量為m，據(jù)題意使用動能定理有：據(jù)題意使用動能定理有：二式聯(lián)立可得：二式聯(lián)立可得：s23.2m,即木塊還可滑行即木塊還可滑行3.2m例例3 3、質(zhì)量為、質(zhì)量為500t500t的列車，以恒定功率沿平的列車，以恒定功率沿

11、平直軌道行駛，在直軌道行駛，在3min3min內(nèi)行駛速度由內(nèi)行駛速度由45km/h45km/h增增加到最大速度加到最大速度54km/h54km/h，求機車的功，求機車的功率率.(g=10m/s2).(g=10m/s2)【解析】由整個過程中列車所受的牽引力不是【解析】由整個過程中列車所受的牽引力不是恒力，因此加速度不是恒量，運動學中勻變速恒力，因此加速度不是恒量，運動學中勻變速直線運動公式不能用，由動能定理得直線運動公式不能用，由動能定理得 W W牽牽+W+W阻阻=1/2mv2m-1/2mv2=1/2mv2m-1/2mv2其中其中W W阻阻=-fs,W=-fs,W牽是一個變力的功，但因該變牽是一

12、個變力的功，但因該變力的功率恒定，故可用力的功率恒定，故可用W=PtW=Pt計算計算這樣式變這樣式變?yōu)闉?Pt-fs=1/2mv2m-1/2mv2 Pt-fs=1/2mv2m-1/2mv2又因達到最大速度時又因達到最大速度時F=fF=f故故vm=P/fvm=P/f 聯(lián)立解得：聯(lián)立解得：P=600kW.P=600kW.例例4、一架噴氣式飛機，質(zhì)量、一架噴氣式飛機，質(zhì)量5103 kg，起，起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為飛過程中從靜止開始滑跑的路程為s5.3102時，達到起飛速度時，達到起飛速度60/s，在此過程中飛機，在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍倍

13、(0.02)，求飛機受到的牽引力求飛機受到的牽引力. 例例5如圖如圖4所示，用細繩連接的所示，用細繩連接的A、B兩兩物體質(zhì)量相等，物體質(zhì)量相等， A位于傾角為位于傾角為30的斜面的斜面上，細繩跨過定滑輪后使上，細繩跨過定滑輪后使A、B均保持靜均保持靜止，然后釋放，設(shè)止，然后釋放，設(shè)A與斜面間的滑動摩擦與斜面間的滑動摩擦力為力為A受重力的受重力的0.3倍，不計滑輪質(zhì)量和摩倍，不計滑輪質(zhì)量和摩擦，求擦，求B下降下降1m時的速度多大。時的速度多大。三式聯(lián)立解得：v=1.4m/s解法二：將解法二：將A、B看成一整體。（因二者速度、看成一整體。（因二者速度、加速度大小均一樣），此時拉力加速度大小均一樣），此時拉力T為內(nèi)力，求為內(nèi)力，求外力做功時不計，則動能定理寫為：外力做功時不計，則動能定理寫為：f0.3mg二式聯(lián)立解得：二式聯(lián)立解得：v=1.4ms可見，結(jié)論是一致的，而方法二中可見，結(jié)論是一致的，而方法二中受力體的選擇使解題過程簡化，因而在受力體的選擇使解題過程簡化，因而在使用動能定理時要適當選取研究對象。使用動能定理時要適當選