7 动能和动能定理.ppt

7　动能和动能定理 1．理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算． 2．理解动能定理，知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算． 3．理解动能定理的推导过程． 4．会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的步骤． 4．物理量特点 (1)动能是 量，具有瞬时性，物体在某一状态的动能由物体的质量和该状态下物体的速度共同决定． (2)物体的动能具有 ，由于对不同的参考系，同一物体的瞬时速度有不同值，所以在同一状态下物体的动能也有不同值．一般地如无特别说明，物体的动能均是 的． (3)动能是 ，只有大小没有方向，动能没有负值，与物体的速度方向无关． 温馨提示　同一物体，其速度变化，动能不一定变化，但动能变化了，其速度一定变化． 二、动能定理 动能定理的推导 (1)建立情景： 图7-7-1 如图7-7-1所示，光滑水平面上质量为m的物体，在恒力F作用下，经位移l后，速度由v1增加到v2. 温馨提示　动能定理的适用范围极广，一般高中阶段的实际问题可认为都适用于动能定理． 一、对动能定理的理解 物理意义 (1)动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系．即外力对物体所做的总功，对应于物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来量度． (2)合外力做正功，即W0，ΔEk0，物体动能增加；合外力做负功，即W0，ΔEk0，物体动能减少；合外力不做功，ΔEk＝0，物体的动能不变． 二、动能定理的应用与优越性  动能定理与牛顿定律解题的比较 两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单不易出错． 应用动能定理的优越性 (1)物体由初始状态到末状态的过程中，物体的运动性质、运动轨迹、做功的力是变力还是恒力等诸多因素都可以不予考虑，使分析简化． (2)应用牛顿运动定律和运动学规律时，涉及的有关物理量比较多，对运动过程中的细节也要仔细研究，而应用动能定理只考虑合外力做功和初、末两个状态的动能，并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理． (3)一般情况下，由牛顿运动定律和运动学规律能够求解的问题，用动能定理也可以求解， 并且更为简捷． 应用动能定理解题的基本步骤 (1)确定研究对象和研究过程； (2)对研究对象的每个运动过程进行受力分析； (3)确定出研究对象在研究过程中合外力做的功和初、末状态的动能； (4)由动能定理列出方程，求出结果； (5)对结果进行分析和讨论． 教材资料分析 思考与讨论(教材P74) 点拨　由于阻力做负功，汽车的动能减小，转化为汽车和地面的内能． 【典例1】 起重机钢索将质量m＝1.0×103 kg的物体以a＝2 m/s2的加速度竖直向上提升了5 m，钢索对物体的拉力做的功为多少？物体的动能增加了多少？(g取10 m/s2) 解析　由动能定理得，物体动能的增加量 ΔEk＝mah＝1.0×103×2×5 J＝1.0×104 J 由动能定理还可以得W拉－WG＝ΔEk，所以拉力做的功W拉＝ΔEk＋WG＝ΔEk＋mgh＝(1.0×104＋1.0×103×10×5) J＝6.0×104 J. 答案　6.0×104 J　1.0×104 J 借题发挥　动能增加量可以通过两种途径求得：(1)直接用公式ΔEk＝Ek2－Ek1求；(2)用动能定理ΔEk＝W合求． 【变式1】 某人从一楼匀速率上到三楼的过程中，下列说法正确的是 (　　)． A．地板对人的支持力做的功等于人的重力势能的增加 B．地板对人的支持力做的功等于人的动能的增加 C．地板对人的支持力做的功为零 D．人克服重力做的功等于其重力势能的增加 解析　由功的定义知，做功的两个因素是力和沿力方向上的位移，当人走路过程中，脚站在地面上，有支持力，但无位移；而当人走动，脚离开地面，有位移却无支持力，所以地板对人的支持力不做功，而克服重力做的功等于其重力势能的增加，选项C、D正确． 答案　CD 【典例2】 一辆汽车以v1＝6 m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6 m，如果以v2＝8 m/s的速度行驶，在同样路面上急刹车后滑行的距离s2应为 (　　)． A．6.4 m B．5.6 m C．7.2 m D．10.8 m 借题发挥　对恒力作用下的运动，可以考虑用牛顿运动定律分析．但在涉及力、位移、速度时，应优先考虑用动能定理分析．一般来说，动能定理不需要考虑中间过程，比牛顿运动定律要简单一些． 【变式2】 一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前