動能和動能定律

1、7.7.動能動能和動能定理和動能定理1什么是動能？什么是動能？物體由于物體由于運(yùn)動運(yùn)動而具有的能叫而具有的能叫動能動能。一、動能一、動能2.2.動能與哪些因素有關(guān)呢？動能與哪些因素有關(guān)呢？問題：同一輛卡車，為什么速度大的時候比問題：同一輛卡車，為什么速度大的時候比速度小的時候難得停下來？一個瘦子和一個速度小的時候難得停下來？一個瘦子和一個胖子以相同的速度跑步，為什么胖子難得停下胖子以相同的速度跑步，為什么胖子難得停下來？來？結(jié)論：結(jié)論：物體的動能與物體的物體的動能與物體的質(zhì)量和速質(zhì)量和速度度有關(guān)，有關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大質(zhì)量越大，速度越大，物體所，物體所具有的具有的動能也就越大動能也就越大。v

2、3.動能的公式動能的公式v光滑水平面上一物體質(zhì)量為m ，初速度為v1,在與運(yùn)動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移s，速度增加到v2.avvsmaFFsW2212221222121mvmvWvFa1vs1vFaF2v第四節(jié)動能和動能定理第四節(jié)動能和動能定理v定義：等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一定義：等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半半.v動能是動能是標(biāo)量標(biāo)量，且只能是，且只能是正值正值。v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)。v 1kgm2/s2=1Nm=1Jv動能是動能是狀態(tài)量狀態(tài)量, v是是瞬時速度瞬時速度。 v動能具有動能具有相對性相對性。表示，用

3、這個量表示物體的動能物理學(xué)中就用kEmv221221mvEk即 2. 質(zhì)量質(zhì)量10 g、以以800 m/s 的速度飛的速度飛行子彈和質(zhì)量行子彈和質(zhì)量60 kg、以以10 m/s的速的速度奔跑的運(yùn)動員相比，哪一個的動能度奔跑的運(yùn)動員相比，哪一個的動能大？大？J800010. 0212 2111k21vmE J102 . 33 J1060212 2222k21vmE J100 . 33 解：解：v二動能定理二動能定理v(1)動能定理的推導(dǎo)動能定理的推導(dǎo)v將剛才推導(dǎo)動能公式的例子改動一下：假設(shè)物將剛才推導(dǎo)動能公式的例子改動一下：假設(shè)物體原來就具有速度體原來就具有速度v1，且水平面存在摩擦力，且水平面

4、存在摩擦力f，在外力在外力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(dá)到，速度達(dá)到v2，則此過程中，則此過程中，外力做功與動能間又存在什么關(guān)外力做功與動能間又存在什么關(guān)系呢？系呢？ ，表示初動能，表示末動能其中合合21122212212221212121mvEmvEEEWmvmvfsFsWkkKk合力所做的功等于動能的增加，這就是動能定理。合力所做的功等于動能的增加，這就是動能定理。kKkEWEEW?12可見，外力對物體做的可見，外力對物體做的總功總功等于物體在這一運(yùn)動過程中動能的改變。等于物體在這一運(yùn)動過程中動能的改變。其中其中F與物體運(yùn)動同向，它做的功使物體動能增大；與物體運(yùn)動同向

5、，它做的功使物體動能增大；f與物體運(yùn)動反與物體運(yùn)動反向，它做的功使物體動能減少。它們共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致了物體向，它做的功使物體動能減少。它們共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致了物體動能的變化。動能的變化。將上述問題再推廣一步：若物體同時受幾個方向任意的外力作用，將上述問題再推廣一步：若物體同時受幾個方向任意的外力作用，情況又如何呢情況又如何呢? 2.2.動能定理動能定理內(nèi)容內(nèi)容：力：力在一個過程中對物體所做的在一個過程中對物體所做的總總功，功，等于等于物體在物體在這個過程中這個過程中動能的變化動能的變化。1、合合力做功。力做功。2、外力做功之、外力做功之和和。1221222121KKEEmvmvW總外力的

6、總外力的總功功末動末動能能初動初動能能動能動能變化變化和某一過程（始末狀態(tài)）相對和某一過程（始末狀態(tài)）相對應(yīng)應(yīng)。（1）若合外力方向與物體運(yùn)動方向相同時，合外若合外力方向與物體運(yùn)動方向相同時，合外力力 對對物體做物體做正功，正功，W0 ，Ek2Ek1,則物體則物體動能增動能增加。加。 （2）若合外力方向與物體運(yùn)動方向相反時，合外若合外力方向與物體運(yùn)動方向相反時，合外力對物體做力對物體做負(fù)功，負(fù)功，W0 ， Ek2Ek1, ,則物體則物體動能動能減小減小。3.對動能定理的理解：對動能定理的理解：a合力對物體做功合力對物體做功“正正”“”“負(fù)負(fù)”的理解的理解b合力對物體做的功的理解合力對物體做的功的

7、理解c.對動能定理標(biāo)量性的認(rèn)識對動能定理標(biāo)量性的認(rèn)識.W合合 F合合Lcosq. W合合W1+W2 +F1L1 + F2L2 + cosq cos q 因動能定理中各項均為標(biāo)量，因此單純速度方向改因動能定理中各項均為標(biāo)量，因此單純速度方向改變不影響動能大小。如勻速圓周運(yùn)動過程中，合外力方變不影響動能大小。如勻速圓周運(yùn)動過程中，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，動能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。功為零，動能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。d.對定理中對定理中“變化變化”一詞的理一詞的理解解 由于外力做功可

8、正、可負(fù)，因此物體在一運(yùn)動過程由于外力做功可正、可負(fù)，因此物體在一運(yùn)動過程中動能可增加，也可能減少。因而定理中中動能可增加，也可能減少。因而定理中“變化變化”一詞，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，或稱為動能差，或稱為“改變量改變量”。數(shù)值可正，可負(fù)。數(shù)值可正，可負(fù)。既適用于既適用于恒力恒力做功，也適合于做功，也適合于變力變力做功。做功。 既適合于既適合于直線直線運(yùn)動，也適合于運(yùn)動，也適合于曲線曲線運(yùn)動。運(yùn)動。f適用范圍適用范圍功是過程量功是過程量 動能是狀態(tài)量動能是狀態(tài)量動能定理表示了過動能定理表示了過程量等于狀態(tài)量

9、的程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系改變量的關(guān)系e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g.g.方法指導(dǎo)方法指導(dǎo)例例1:一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量5103 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑，起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為的路程為s5.3102時，達(dá)到起飛速時，達(dá)到起飛速度度60/s，在此過程中飛機(jī)受到的，在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍倍(0.02)，求飛機(jī)受到的牽引力求飛機(jī)受到的牽引力. v解法解法一一：以飛機(jī)為研究對象，它做勻加速直以飛機(jī)為研究對象，它做勻加速直線運(yùn)動受到重力、支持力、牽引力和阻力作線運(yùn)動受到重力、支持力、牽引力和阻力作用

10、用.vF合合Fkmgav又又as v由和得：由和得： sva22svmkmgF2222. 52105.2s3310360105100202+=vmkmgF4108 .1FN221mvkmgsFskmgsmvF+228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223+ N4108 . 1vF1F2解法解法二二：以飛機(jī)為研究對象，它受到重力、支持力、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，這四個力做的功分別為牽引力和阻力作用，這四個力做的功分別為W，W支支，W牽牽F1s，W阻阻s .據(jù)動能定理得：據(jù)動能定理得：1 1找對象（常是單個物體）找對象（常是單個物

11、體）解：對飛機(jī)解：對飛機(jī) 由動能定理有由動能定理有221mvkmgsFskmgsmvF+228 . 9100 . 502. 0103 . 5260100 . 53223+ N4108 . 1vF1F23 3確確定定各各力力做做功功2 2運(yùn)動情況分析運(yùn)動情況分析4 4確定始、末態(tài)的動能確定始、末態(tài)的動能, ,根據(jù)動能定理列出方根據(jù)動能定理列出方程程2 2受受力力分分析析四、動能定理的解題步驟四、動能定理的解題步驟例例2 2、一輛質(zhì)量為一輛質(zhì)量為m m、速度為、速度為v v0 0的汽車在關(guān)閉發(fā)動的汽車在關(guān)閉發(fā)動機(jī)后于水平地面上滑行了距離機(jī)后于水平地面上滑行了距離L L后停了下來。試后停了下來。試求

12、汽車受到的阻力。求汽車受到的阻力。解：汽車的初動能和末動能分別為解：汽車的初動能和末動能分別為mvmv0 02 2/2/2和和0 0，阻力，阻力F F阻阻做的功為做的功為-F-F阻阻L L。應(yīng)用動能定律有：。應(yīng)用動能定律有：20210mvLF阻由此解得：由此解得：LmvF220阻動能定理練習(xí)動能定理練習(xí)1一物體做變速運(yùn)動時，下列說法正確的是一物體做變速運(yùn)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，但物體動能可能合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變不變D物體加速度一定不為零物體加速度一定不為零B DACDACD1221222121KKEEmvmvW總外力的總外力的總功功末動末動能能初動初動能能D D、多過程問題、多過程問題例例4 4、質(zhì)量為、質(zhì)量為m m的物體靜止在水平面上，的物體靜止在水平面上，它與水平面間的動摩擦因素為它與