1、第七节动能和动能定理第七节动能和动能定理课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.明确动能的表达式及其含义；明确动能的表达式及其含义；2会用牛顿定律结合运动学规律推导出动会用牛顿定律结合运动学规律推导出动能定理；能定理；3理解动能定理及其含义，并能利用动能理解动能定理及其含义，并能利用动能定理解决有关问题定理解决有关问题重点难点：对动能定理的理解及应用重点难点：对动能定理的理解及应用核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第七节第七节课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案运动运动瞬时瞬时3动能的单位动能的单位(1)国际单位是国际单位是_，符号为，符号为_
2、，与功的单，与功的单位相同位相同(2)1 J1 kgm2/s21 Nm注意：能量有多种形式，动能是其中一种，注意：能量有多种形式，动能是其中一种，动能与其他形式的能量之间可以相互转化动能与其他形式的能量之间可以相互转化焦耳焦耳J动能动能初动能初动能末动能末动能代数和代数和3适用范围适用范围(1)动能定理既适用于求恒力做功，也适用动能定理既适用于求恒力做功，也适用于求于求_做功做功(2)动能定理既适用于直线运动，也适用于动能定理既适用于直线运动，也适用于_运动运动注意：动能定理不涉及物体运动过程中的加注意：动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，应用动能定理时，只需要考虑速度和时间，应用动能
3、定理时，只需要考虑运动过程中初末状态动能的变化量即可，因运动过程中初末状态动能的变化量即可，因此应用动能定理处理问题有时比较方便此应用动能定理处理问题有时比较方便变力变力曲线曲线核心要点突破核心要点突破一、对动能概念的进一步理解一、对动能概念的进一步理解1动能是标量，只有大小没有方向，动能没有动能是标量，只有大小没有方向，动能没有负值，与物体的速度方向无关负值，与物体的速度方向无关2动能是状态量，具有瞬时性，物体在某一状动能是状态量，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态的动能由物体的质量和该状态下物体的速度共同决定共同决定3物体的动能具有相对性，由于对不同的参考物
4、体的动能具有相对性，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，物体的动能均是相对于地面的特别说明，物体的动能均是相对于地面的即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1关于对动能的理解，下列说法错误的关于对动能的理解，下列说法错误的是是()A动能是机械能的一种表现形式，凡是动能是机械能的一种表现形式，凡是运动的物体都具有动能运动的物体都具有动能B动能总为正值动能总为正值C一定质量的物体，动能变化时，速度一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化
5、；但速度变化时，动能不一定变化一定变化；但速度变化时，动能不一定变化D动能不变的物体，一定处于平衡状态动能不变的物体，一定处于平衡状态答案：答案：D二、对动能定理的理解及应用二、对动能定理的理解及应用1物理意义物理意义动能定理揭示了物体动能的变化是通过外力动能定理揭示了物体动能的变化是通过外力做功的过程做功的过程(即力对空间的积累即力对空间的积累)来实现的，来实现的，并且通过功来量度，即外力对物体做的总功并且通过功来量度，即外力对物体做的总功对应着物体动能的变化若合力做正功，物对应着物体动能的变化若合力做正功，物体动能增加，其他形式的能转化为动能若体动能增加，其他形式的能转化为动能若合力做负功
6、，物体动能减少，动能转化为其合力做负功，物体动能减少，动能转化为其他形式的能他形式的能动能定理的表达式中等号的意义是一种因果动能定理的表达式中等号的意义是一种因果关系，表明了数值上是相等的，并不意味着关系，表明了数值上是相等的，并不意味着“功就是动能增量功就是动能增量”，也不是，也不是“功转变成动能功转变成动能”，而是，而是“功引起物体动能的变化功引起物体动能的变化”2应用动能定理时应注意的问题应用动能定理时应注意的问题(1)动能定理是标量式，式中的动能定理是标量式，式中的v是相对于同是相对于同一参考系，一般指相对于地面一参考系，一般指相对于地面(2)对单一物体的单一过程，对单一物体的单一过程
7、，W指合外力做的指合外力做的功若对某一过程的不同阶段，物体受力情功若对某一过程的不同阶段，物体受力情况发生变化，则况发生变化，则W应是所有外力所做的总功应是所有外力所做的总功，即各力做功的代数和，即各力做功的代数和(3)若研究对象是由两个以上的物体组成的若研究对象是由两个以上的物体组成的系统，则对整个系统来讲，系统，则对整个系统来讲，W还应包括系统还应包括系统内力做功，这种情况下，内力做功，这种情况下，Ek2Ek1为整个系为整个系统动能的变化统动能的变化(4)该式不仅适用于恒力做功，也适用于变该式不仅适用于恒力做功，也适用于变力做功力做功(5)该式不仅适用于直线运动，也适用于曲该式不仅适用于直
8、线运动，也适用于曲线运动线运动3动能定理的应用步骤动能定理的应用步骤(1)明确研究对象及所研究的物理过程明确研究对象及所研究的物理过程(2)对研究对象进行受力分析，并确定各力对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和所做的功，求出这些力的功的代数和(3)确定始、末态的动能确定始、末态的动能(未知量用符号表示未知量用符号表示)，根据动能定理列出方程，根据动能定理列出方程W总总Ek2Ek1.(4)求解方程，分析结果求解方程，分析结果即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2一质量为一质量为m的滑块，以速度的滑块，以速度v在光滑水平在光滑水平面上向左滑行，从某
9、一时刻起，在滑块上作面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为的速度变为2v(方向与原来相反方向与原来相反)，在这段，在这段时间内，水平力所做的功为时间内，水平力所做的功为()课堂互动讲练课堂互动讲练 一质量为一质量为m的小球，用长为的小球，用长为l的轻绳悬的轻绳悬挂于挂于O点，小球在水平力点，小球在水平力F作用下，从平衡作用下，从平衡位置位置P点很缓慢地移动到点很缓慢地移动到Q点，如图点，如图771所示，则力所示，则力F所做的功为所做的功为()图图771用动能定理求解变力做的功用动能定理求解变力做的功例例1Am
10、glcosBFlsinCmgl(1cos)DFlcos【思路点拨思路点拨】因为是一缓慢过程，故小球因为是一缓慢过程，故小球时刻处于平衡状态，所以力时刻处于平衡状态，所以力F为一变力，无为一变力，无法利用功的定义式求解，但可应用动能定理法利用功的定义式求解，但可应用动能定理求解求解【精讲精析精讲精析】由动能定理得由动能定理得WFWG0又又WGmgl(1cos)所以所以WFmgl(1cos)，C正确正确【答案答案】C【方法总结方法总结】利用动能定理求变力做的功利用动能定理求变力做的功时，可先把变力的功用字母时，可先把变力的功用字母W表示出来，再表示出来，再结合物体动能的变化进行求解结合物体动能的变
11、化进行求解变式训练变式训练1(2011年高考江苏卷年高考江苏卷)如图如图772所示，演员正在进行杂技表演由图可估所示，演员正在进行杂技表演由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于的功最接近于()图图772A0.3 JB3 JC30 J D300 J解析：解析：选选A.由生活常识及题图知，一只鸡蛋由生活常识及题图知，一只鸡蛋的质量接近的质量接近0.05 kg，上抛高度在，上抛高度在0.6 m左右左右，则人对鸡蛋做的功，则人对鸡蛋做的功Wmgh0.3 J，故，故A对，对，B、C、D错错 将质量将质量m2 kg的金属小球从离地面的金属小球从离地
12、面H2 m的高处由静止释放，落入泥潭并陷入的高处由静止释放，落入泥潭并陷入泥中泥中h5 cm深处，不计空气阻力，深处，不计空气阻力，g取取10 m/s2.求泥潭对金属小球的平均阻力大小求泥潭对金属小球的平均阻力大小图图773动能定理的灵活应用动能定理的灵活应用例例2【思路点拨思路点拨】解答本题时应把握以下三解答本题时应把握以下三点：点：(1)明确小球的运动分为两个阶段明确小球的运动分为两个阶段(2)分析小球在两个阶段的受力情况分析小球在两个阶段的受力情况(3)优先选用动能定理解答本题优先选用动能定理解答本题【答案答案】820 N【方法总结方法总结】从本例提供的三种解法可以从本例提供的三种解法可
13、以看出，在不涉及加速度和时间的问题中，应看出，在不涉及加速度和时间的问题中，应用动能定理求解比应用牛顿第二定律与运动用动能定理求解比应用牛顿第二定律与运动学公式求解简单得多；而对物体运动的全过学公式求解简单得多；而对物体运动的全过程应用动能定理，则往往要比分段应用动能程应用动能定理，则往往要比分段应用动能定理显得更为简捷因此在应用牛顿运动定定理显得更为简捷因此在应用牛顿运动定律和动能定理时优先选用动能定理律和动能定理时优先选用动能定理变式训练变式训练2以初速度以初速度v1竖直上抛一个质量竖直上抛一个质量为为m的物体，落回到抛出点的速度大小为的物体，落回到抛出点的速度大小为v2，如果上升和下降过
14、程中受到的空气阻力大，如果上升和下降过程中受到的空气阻力大小恒定，求物体能上升的最大高度小恒定，求物体能上升的最大高度 如图如图774所示，斜面足够长，其倾所示，斜面足够长，其倾角为角为，质量为，质量为m的滑块，距挡板的滑块，距挡板P为为x0，以，以初速度初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为擦因数为，滑块所受摩擦力小于滑块沿斜，滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力，若滑块每次与挡板相碰面方向的重力分力，若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块在斜面上经过的总均无机械能损失，求滑块在斜面上经过的总路程为多少？路程为多少？动能定理在多过程问题动能定
15、理在多过程问题中的应用中的应用例例3图图774【自主解答自主解答】滑块在滑动过程中，要克滑块在滑动过程中，要克服摩擦力做功，其机械能不断减少；又因为服摩擦力做功，其机械能不断减少；又因为滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力，所以最终会停在斜面底端分力，所以最终会停在斜面底端在整个过程中，受重力、摩擦力和斜面的支在整个过程中，受重力、摩擦力和斜面的支持力作用，其中支持力不做功设其经过的持力作用，其中支持力不做功设其经过的总路程为总路程为L，对全过程，由动能定理得，对全过程，由动能定理得【方法总结方法总结】利用整体法解题时，要特别利用整体法解题时，要特别
16、注意各种力做功的特点，正确表示每个力在注意各种力做功的特点，正确表示每个力在整个过程中做的功例如：重力做功与实际整个过程中做的功例如：重力做功与实际过程无关，只要知道初、末状态的高度差即过程无关，只要知道初、末状态的高度差即可；滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力的可；滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力的大小与路程的乘积大小与路程的乘积变式训练变式训练3如图如图775所示，所示，AB与与CD为两个为两个对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120，半，半径径R为为2.0 m，一个物体在离弧底
17、，一个物体在离弧底E高度为高度为h3.0 m处，以初速度处，以初速度4.0 m/s沿斜面运动若物体与两沿斜面运动若物体与两斜面的动摩擦因数为斜面的动摩擦因数为0.02，则物体在两斜面上，则物体在两斜面上(不不包括圆弧部分包括圆弧部分)一共能走多长路程？一共能走多长路程？(g取取10 m/s2)图图775解析：解析：设物体在斜面上运动的总路程为设物体在斜面上运动的总路程为s，则摩擦力所做的总功为则摩擦力所做的总功为mgscos60，末，末状态选为状态选为B(或或C)，此时物体速度为零，对全，此时物体速度为零，对全过程由动能定理得过程由动能定理得答案：答案：280 m知能优化训练知能优化训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用
