動能以及動能定理

1、關(guān)于動能和動能定理第1頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 什么是動能？物體在什么情況下具有動能？ 物體由于運(yùn)動而具有的能量叫做動能。想一想： 能不能說“運(yùn)動的物體具有的能量就是動能”呢？第2頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四第3頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 物體的動能可能和什么因素有關(guān)呢？物體的質(zhì)量物體的速度質(zhì)量越大，動能越大速度越大，動能越大第4頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四一、動能的表達(dá)式 設(shè)物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動方向相同的恒定外力的作用下發(fā)生一段位移，速度由v1增加到v2，如圖所示

2、。試用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式，推導(dǎo)出力對物體做功的表達(dá)式。 v1v2lFF第5頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四v1v2lFF根據(jù)牛頓第二定律 F=ma而v22-v12=2al即：把F、l的表達(dá)式代入到W=Fl,可得F做的功也就是：第6頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 因為這個量在過程終了時和過程開始時的差，正好等于力對物體所做的功，所以“ ”應(yīng)該就是我們尋找的動能表達(dá)式。12mv2 “力對初速度為零的物體所做的功與物體速度的二次方成正比?！?這也印證了我們的猜想。第7頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 我們說質(zhì)量為m

3、的物體，以速度v運(yùn)動時的動能是：Ek=12mv2標(biāo)量：只有大小沒有方向， 且無負(fù)值；單位：=1Nm=1J1kgm/s2m1kgm2/s2= 狀態(tài)量：與物體的速度相對應(yīng)第8頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四計算一下物體的動能：1Ek=2mv2= 173（7.2 103）2J=4.48 109J12 我國在1970年發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為173kg，運(yùn)動速度為7.2km/s，它的動能第9頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 短跑運(yùn)動員的質(zhì)量m=60kg,此刻的速度v=6m/s,他現(xiàn)在的動能是多少？1Ek=2mv2= 60 62J=1080J1

4、2第10頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四二、動能定理W= - 12mv1212mv22我們可以把 寫成 W = Ek2- Ek1 力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。這個結(jié)論叫做動能定理=Ek第11頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 動能的變化與哪個力做的功有關(guān)呢？拉力做的功摩擦力做的功合力做的功動能的增量第一種情況第二種情況情況一：光滑水平面上的1kg的物體初速度2m/s，在與速度方向相同的拉力F=2N作用下發(fā)生的位移是1m。情況二：粗糙水平面上的1kg的物體初速度2m/s，在與速度方向相同的拉力F=2N作用下發(fā)生的

5、位移是1m，其動摩擦因數(shù)為0.4。2J02J2J2J-4J-2J-2J第12頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 W 為所有力對物體做的總功；W = Ek2- Ek1 Ek不為負(fù)值，但Ek2- Ek1有正有負(fù)； 動能定理的應(yīng)用。力對物體做正功 Ek2- Ek10 動能增加力對物體做負(fù)功 Ek2- Ek10 動能減少力對物體做功為0 Ek2- Ek1=0 動能不變第13頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四例1： 一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0103kg,起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移達(dá)到l=5.3102m時，速度達(dá)到起飛速度v=60m/s。在此過程中

6、飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍。求飛機(jī)受到的牽引力。解：飛機(jī)的初動能Ek1= 0,末動能 Ek2= 。合力F做的功 W=Fl 根據(jù)動能定理，則 F合l= -0 （F-kmg）l= - 0 F= +kmg代入數(shù)值：F=1.8104N12mv212mv2212mv22mv22l第14頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 若用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)規(guī)律來解這個題呢？FF阻解：根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式 v2-v02=2ax a= =3.4m/s2根據(jù)牛頓第二定律F=ma F -F阻=ma F=ma+F阻=ma+kmg =m(a+kg)=1.8104NV2-02l第15頁，共26頁，

7、2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四解：根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式 v2-v02=2ax a= =0.34m/s2根據(jù)牛頓第二定律F=ma F-F阻=ma F=ma+F阻=ma+kmg =m(a+kg)=1.8104Nv2-02l解：根據(jù)動能定理 W = Ek2- Ek1 ，則 F合l= -0 （F-kmg）l= - 0 F= +kmg代入數(shù)值：F=1.8104N12mv2mv22l12mv2第16頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四 在不涉及加速度和運(yùn)動時間時，利用動能定理解決力學(xué)問題更簡捷。 動能定理不但適用于恒力做功和勻變速直線運(yùn)動的情況，而且適用于變力做功和曲線運(yùn)動。

8、第17頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四小結(jié)1.動能的表達(dá)式；Ek=12mv22.動能定理的理解；W = Ek2- Ek13.動能定理的應(yīng)用。第18頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四練習(xí)： 一輛質(zhì)量為m、速度為v0的汽車在關(guān)閉發(fā)動機(jī)后與水平地面滑行了距離 l 后停了下來。試求汽車受到的阻力。F阻l第19頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四解：汽車的初、末動能分別為 和0，阻力F阻做的功為-F阻l 。應(yīng)用動能定理，有 -F阻 l = 0 - 得 F阻 = 則，汽車所受的阻力大小為 ， 方向與運(yùn)動方向相反。 12mv0212mv

9、02mv022lmv022l第20頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四作業(yè)： P21 第2題 第4題第21頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四第22頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四第23頁，共26頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)40分，星期四利用動能定理解題的方法1. 明確研究對象、研究過程，找出初、末狀態(tài)的速度情況2. 要對物體進(jìn)行正確受力分析（包括重力），明確各力的做功大小及正負(fù)情況有些力在運(yùn)動過程中不是始終存在，若物體運(yùn)動過程中包含幾個物理過程，物體運(yùn)動狀態(tài)受力情況均發(fā)生變化，因而在考慮外力做功時，必須根據(jù)不同情況分別對待第24頁，共26頁，2022年，5月20