2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第8章機(jī)械能守恒定律第3節(jié)動能和動能定理第一課時課件

《動能和動能定理》第一課時

高一年級物理

在高爾夫運動中，同樣是用桿擊球，但球飛出去的速度卻不同，這是為什么呢？想一想流動的水行駛的汽車飛行的子彈動能：物體由于運動而具有的能叫做動能。想一想影響物體動能大小的因素有哪些呢？實驗質(zhì)量相同時，速度越大，物體的動能越大速度相同時，質(zhì)量越大，物體的動能越大實驗影響因素：物體的質(zhì)量和速度的大小2h2hh2hmmm2m在上面的實驗中，我們采用了什么方法來研究動能的？物體動能的變化和力對物體做的功密切相關(guān)。研究物體的動能離不開對力做功的分析。

想一想動能的表達(dá)式質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運動，在與運動方向相同的恒力F

的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1

增加到v2FFv1v2lmm在這個過程中，根據(jù)牛頓第二定律，有F=ma再根據(jù)勻變速直線運動的速度與位移的關(guān)系式，有把F、l

的表達(dá)式代入W＝Fl中，可得

F做的功

動能的表達(dá)式

動能E

動能的表達(dá)式動能的單位：焦耳（J）動能是標(biāo)量只有大小，沒有方向，只能取零和正值。質(zhì)量：kg速度：m/s1J=1kg?m2/s2動能：E

想一想當(dāng)一定質(zhì)量的物體的速度發(fā)生變化時，它的動能是否一定會發(fā)生變化呢？對于一定質(zhì)量的物體：如果速度發(fā)生了變化，則動能不一定會發(fā)生變化；如果動能發(fā)生了變化，則速度一定會發(fā)生變化。通常情況下取地面為參考系。動能是狀態(tài)量。動能是具有相對性的。一定質(zhì)量的物體在瞬時速度確定時，動能有唯一的確定的值。是否具有普遍性呢？想一想直線運動曲線運動一個恒力作用多個變力作用

FFv1v2lmm

每一小段：

整個過程：

所以：

動能定理內(nèi)容：力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。表達(dá)式：

W

W為力做的總功（過程量）若力做正功，即W＞0，則Ek2＞Ek1，動能增大若力做負(fù)功，即W＜0，則Ek2＜Ek1，動能減小

科學(xué)方法：演繹推理演繹推理是從一般性結(jié)論推出個別性結(jié)論的方法，即從已知的某些一般原理、定理、法則、公理或科學(xué)概念出發(fā)，推出新結(jié)論的一種思維活動。

在高爾夫運動中，雖然都是用桿擊球，但桿對球所做的功不同，使球獲得的動能也就不同，因此球飛出去的速度也就有所不同。想一想一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m為7.0×104kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移

l

達(dá)到2.5×103m時，速度達(dá)到起飛速度80m/s。在此過程中，飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)所受重力的1/50。g取10m/s2，求飛機(jī)平均牽引力的大小。例題分析1研究對象：飛機(jī)運動分析：起飛過程

v0=0l=2.5×103m

v

=80m/s受力分析：F牽F阻vxO

v0=0

v

=80m/sl=2.5×103mv

解析：以飛機(jī)為研究對象，設(shè)飛機(jī)滑跑的方向為x軸正方向

根據(jù)動能定理,有

由于

把數(shù)值代入后得到飛機(jī)平均牽引力的大小

合力F

做的功W飛機(jī)的初動能Ek1＝0，末動能本題是否可以用牛頓運動定律來求解？由牛頓第二定律:F合=F牽-F阻=F-kmg=ma②解析：飛機(jī)做勻加速直線運動a＝由①②得

所以，飛機(jī)平均牽引力的大小是1.04×105N。想一想由運動學(xué)公式v2－v02=2al得

①矢量式過程式瞬時式標(biāo)量式比較牛頓第二定律動能定理受力分析運動情況受力情況運動分析Flv明確研究對象W

動能定理的應(yīng)用—分析思路選過程，定對象；析受力，算總功；知運動，定初末；列方程，細(xì)求解。動能定理的應(yīng)用—分析思路

人們有時用“打夯”的方式把松散的地面夯實。設(shè)某次打夯符合以下模型：兩人同時通過繩子對重物各施加一個力，力的大小均為320N，方向都與豎直方向成37°，重物離開地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的質(zhì)量為50kg，g取10m/s2，cos37°＝0.8。求：（1）重物剛落地時的速度是多大？（2）重物對地面的平均沖擊力是多大？例題分析2研究對象：情境分析：勻減速直線運動有拉力作用F合GFF無拉力作用G上升階段勻加速直線運動自由落體運動下落階段在空中G砸進(jìn)地面GF阻勻減速直線運動重物研究對象：第一個過程：重物被提起至剛落地的過程受力分析：有拉力作用F合GFF無拉力作用G運動分析：初速度：0末速度：落地速度位移：l=0.3mF:G:

l重=0重物研究對象：第二個過程：重物砸進(jìn)地面的過程運動分析：初速度：落地速度末速度：0位移：

受力分析：GF阻重物解析：（1）兩根繩子對重物的合力

F合＝2Fcos37°＝2×320×0.8N＝512

N

所以，重物剛落地時的速度大小是2.5m/s

m/s

由第一個過程中只有繩子的拉力做功，應(yīng)用動能定理，可得（2）在第二個過程中，應(yīng)用動能定理可得

由重物受到的阻力和重物對地面的沖擊力是一對相互作用力由牛頓第三定律可知，所以，重物對地面的平均沖擊力的大小為8.3×103ＮF沖擊=F阻=

8.3×103

Ｎ

例題分析3

我國將于2022年舉辦奧運會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一。如圖所示，質(zhì)量m=60kg的運動員從長直助滑道的A處由靜止開始加速滑下，到達(dá)助滑道末端B時速度vB=24m/s，為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h=5m，運動員在B、C間運動時阻力做功W=-1530J，g取10m/s2。若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大。

研究對象：運動員運動過程（或狀態(tài)）：在C處CfGFN

vCF向=FN-G=

研究對象：運動員運動過程（或狀態(tài)）：從B滑到C的過程中BGf運動分析初速度：vB末速度：vC

=？=24m/s受力分析FNC設(shè)運動員在C點所受的壓力為FN，由牛頓第二定律有FN-G=

解析：設(shè)運動員到達(dá)C點時的速度為vC，在由B到達(dá)C的過程中由動能定理WG+Wf

=EkC

-EkB即：

由運動員能夠承受的最大壓力FN為其所受重力的6倍，聯(lián)立以上方程，代入數(shù)據(jù)解得

R=12.5mCfGFN在C點FN=6mg所以，C點所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為12.5m課堂小結(jié)定義：物體由于運動而具有的能量