2021学年7.动能和动能定理评课课件ppt

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学习目标：1.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能定理.3．理解动能定理及其含义，并能利用动能定理解决有关问题．重点难点：对动能定理的理解及应用．
一、动能的表达式[自主探究]通过计算外力做的功来探究物体动能的变化．设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定合力F的作用下发生的位移为l，速度由v1增加到v2，如图7－7－1所示．则F做的功为：W＝______①
由牛顿第二定律得F＝ma，由v－v＝2al得l＝_________，代入①式得：W＝_______________．图7－7－1
成功发现1．动能：物体由于______而具有的能．2．表达式：Ek＝________．3．单位：国际单位是______，符号为J，1 J＝1 kg·m2/s2＝1 N·m.
3.适用范围(1)动能定理既适用于求恒力做功，也适用于求______做功．(2)动能定理既适用于直线运动，也适用于______运动．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．
1.动能描述的是物体在某一时刻或某一位置所具有的能量状态，具有瞬时性，是个状态量．2.动能变化量则是指物体的末动能减去初动能,即Ek2－Ek1，描述的是从一个状态到另一个状态的变化量，即对应一个过程．
3.动能是标量且只取正值，而动能变化量有正负之分，ΔEk>0表示物体的动能增加，ΔEk<0表示物体的动能减少．4.动能具有相对性．选不同的参考系，因物体速度不同，所以动能也就不同；而动能的变化量与参考系选取无关．
关于物体的动能，下列说法中正确的是(　　)A．一个物体的动能可能小于零B．一个物体的动能与参考系的选取无关C．动能相同的物体的速度一定相同D．两质量相同的物体，动能相同，其速度不一定相同
【答案】　D【名师点评】　动能是标量，总是正值；速度是矢量，既有大小，又有方向．
变式训练1.关于对动能的理解，下列说法错误的是(　　)A．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B．动能总为正值C．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；但速度变化时，动能不一定变化D．动能不变的物体，一定处于平衡状态答案：D
1.物理意义动能定理揭示了物体动能的变化是通过外力做功的过程(即力对空间的积累)来实现的，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,物体动能增加,其他形式的能转化为动能．若合力做负功,物体动能减少，动能转化为其他形式的能．
动能定理依然表明功与动能变化在数值上是相等的，但是这并不意味着“功就是动能增量”,也不是“功转变成动能”，而是揭示了“功是引起物体动能的变化”的原因．
2.应用动能定理时应注意的问题(1)该式是标量式，式中的v是相对于同一参考系,一般指相对于地面．(2)对单一物体的单一过程，W指合外力做的功．若对某一过程的不同阶段，物体受力情况发生变化，则W应是各力做功的代数和．(3)该式不仅适用于恒力做功,也适用于变力做功．(4)该式不仅适用于直线运动,也适用于曲线运动．
3.动能定理的应用步骤(1)确定研究对象和研究过程．(2)对研究对象进行受力分析．(3)写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功(注意功的正负)．如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功．(4)写出物体的初、末动能．(5)按照动能定理列式求解．
斜面AB与水平面夹角α＝30°，B点距水平面的高度h＝1 m，如图7－7－2所示．一个质量为m的物体，从斜面底端以初速度v0＝10 m/s沿斜面向上运动，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.2，且物体脱离斜面以后的运动过程中空气阻力不计，求物体落到水平面上时的速度vC.(g取10 m/s2)
图7－7－2【思路点拨】　选全过程研究，摩擦力做的功为总功．
【答案】　9.65 m/s
【规律总结】　应用动能定理时：①不必考虑速度方向；②对不涉及过程中的问题时，全程应用动能定理列式较为简单．
变式训练2.将质量m＝2 kg的金属小球从离地面H＝2 m的高处由静止释放，落入泥潭并陷入泥中h＝5 cm深处，不计空气阻力，g取10 m/s2.求泥潭对金属小球的平均阻力大小．图7－7－3
1.动能定理与牛顿定律解题的比较
2.应用动能定理的优越性(1)应用动能定理解题不涉及加速度、时间和矢量运算，运算简单不易出错．(2)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,不用考虑过程的细节．(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．
一架喷气式飞机，质量m＝5×103 kg,起飞过程中从静止开始匀加速滑行的路程为x＝5.3×102 m时，达到起飞速度v＝60 m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的k倍(k＝0.02)，求飞机受到的牵引力．【思路点拨】　飞机从静止开始做匀加速运动,所以可用牛顿运动定律和运动学公式求解，也可用动能定理求解．
【答案】　1.8×104 N
变式训练3.一辆汽车以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 mC．7.2 m D．10.8 m
动能定理求解变力做功前面已经介绍了变力做功计算的四种方法，这四种方法从某种意义说都是在已知力和位移的条件下，应用功的公式求解．若物体在变力作用下初、末状态已知,应用动能定理求该力做的功较为简便,这也是计算变力做功的常用方法．
[经典案例]　如图7－7－4所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移到Q点,则力F所做的功为(　　)图7－7－4
A．mglcsθ　　　　　B．FlsinθC．mgl(1－csθ) D．Flcsθ【审题指导】　因为是一缓慢过程，故小球时刻处于平衡状态．又因为力F为变力，无法利用功的定义式求解，但可应用动能定理求解．
【解题样板】　由动能定理得WF＋WG＝0又WG＝－mgl(1－csθ)所以WF＝mgl(1－csθ)，C正确．【答案】　C