高中物理课时讲练通配套课件：4.3.2《动能定理》.（粤教版必修2）.ppt

一、对动能定理的进一步理解一、对动能定理的进一步理解1.1.内内容容：：外外力力对对物物体体做做的的总总功功等等于于其其动动能能的的增增加加量量，，即即W=ΔEW=ΔEk k. .2.W2.W为外力对物体做的总功，为外力对物体做的总功，W W的求法有两种思路：的求法有两种思路：(1)(1)先先求求出出各各个个力力对对物物体体所所做做的的功功W W1 1、、W W2 2、、W W3 3……，，再再求求出出它它们们的的代代数数和和W=WW=W1 1+W+W2 2+W+W3 3……即即为为总总功功.(2).(2)先先求求出出物物体体所所受受各各个个力的合力力的合力F F合合，再利用，再利用W=FW=F合合scosαscosα求合力所做的功求合力所做的功. .3.ΔE3.ΔEk k= mv= mv2 22 2- mv- mv1 12 2为物体动能的变化量，也称作物体动为物体动能的变化量，也称作物体动能的增量，表示物体动能变化的大小能的增量，表示物体动能变化的大小. .4.4.合外力对物体做正功，即合外力对物体做正功，即W>0,ΔEW>0,ΔEk k >0 >0，表明物体的动能，表明物体的动能增大；合外力对物体做负功，即增大；合外力对物体做负功，即W<0,ΔEW<0,ΔEk k<0<0，表明物体的，表明物体的动能减小动能减小. .5.5.动能定理不仅描述了功和动能增量之间的等值关系，还动能定理不仅描述了功和动能增量之间的等值关系，还体现了它们之间的因果关系，也就是说力对物体做功是引体现了它们之间的因果关系，也就是说力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合外力做功的过程实质上是其他起物体动能变化的原因，合外力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合外力做形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合外力做了多少功来度量了多少功来度量. . 动能定理应用中所针对的一般为单个物体，动能定理应用中所针对的一般为单个物体，且物体要在惯性参考系中运动且物体要在惯性参考系中运动. .【【典典例例1 1】】(2011(2011··苏苏州州高高二二检检测测)()(双双选选) )一一物物体体做做变变速速运运动动时，下列说法正确的有时，下列说法正确的有( )( )A.A.合外力一定对物体做功，使物体动能改变合外力一定对物体做功，使物体动能改变B.B.物体所受合外力一定不为零物体所受合外力一定不为零C.C.合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D.D.物体加速度一定不为零物体加速度一定不为零 【【解题指导解题指导】】分析该题应注意以下三点：分析该题应注意以下三点：【【标准解答标准解答】】选选B B、、D.D.物体的速度发生了变化，则合外力一物体的速度发生了变化，则合外力一定不为零，加速度也一定不为零，定不为零，加速度也一定不为零，B B、、D D正确；物体的速度正确；物体的速度变化，可能是大小不变，方向变化，故动能不一定变化，变化，可能是大小不变，方向变化，故动能不一定变化，合外力不一定做功，合外力不一定做功，A A、、C C错误错误. .【【规律方法规律方法】】动能与速度的关系动能与速度的关系(1)(1)数值关系：数值关系： E Ek k= mv= mv2 2，速度，速度v v和动能和动能E Ek k均为取地面为参均为取地面为参考系时的数值考系时的数值. .(2)(2)瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系关系. .(3)(3)变化关系：动能是标量，速度是矢量，当动能发生变化变化关系：动能是标量，速度是矢量，当动能发生变化时，物体的速度时，物体的速度( (大小大小) )一定发生了变化，当速度发生变化一定发生了变化，当速度发生变化时，可能仅是速度方向的变化，物体的动能可能不变时，可能仅是速度方向的变化，物体的动能可能不变. .二、动能定理的应用及优越性二、动能定理的应用及优越性1.1.应用动能定理与牛顿定律解题的比较应用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、两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间及矢量运算，运算过程简单不易出错时间及矢量运算，运算过程简单不易出错. .2.2.应用动能定理的优越性应用动能定理的优越性(1)(1)物物体体由由初初状状态态到到末末状状态态的的过过程程中中, ,物物体体的的运运动动性性质质、、运运动动轨轨迹迹、、做做功功的的力力是是变变力力还还是是恒恒力力等等诸诸多多因因素素都都可可以以不不予予考虑考虑, ,使分析简化使分析简化. .(2)(2)应应用用牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学规规律律时时, ,涉涉及及的的有有关关物物理理量量比比较较多多, ,对对运运动动过过程程中中的的细细节节也也要要仔仔细细研研究究, ,而而应应用用动动能能定定理理只只考考虑虑合合外外力力做做功功和和初初、、末末两两个个状状态态的的动动能能, ,并并且且可可以以把把不同的运动过程合并为一个全过程来处理不同的运动过程合并为一个全过程来处理. .(3)(3)一一般般情情况况下下, ,由由牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学规规律律能能够够求求解解的的问题问题, ,用动能定理也可以求解用动能定理也可以求解, ,并且更为简捷并且更为简捷. .3.3.应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤(1)(1)确定研究对象和研究过程确定研究对象和研究过程. .(2)(2)对对研研究究对对象象进进行行受受力力分分析析.(.(研研究究对对象象以以外外的的物物体体施施于于研研究对象的力都要分析，含重力究对象的力都要分析，含重力) )(3)(3)写写出出该该过过程程中中合合外外力力做做的的功功，，或或分分别别写写出出各各个个力力做做的的功功( (注注意意功功的的正正负负).).如如果果研研究究过过程程中中物物体体受受力力情情况况有有变变化化，，要要分别写出该力在各个阶段做的功分别写出该力在各个阶段做的功. .(4)(4)写写出出物物体体的的初初、、末末动动能能.(.(注注意意动动能能增增量量是是末末动动能能减减初初动动能能) )(5)(5)按照动能定理列式求解按照动能定理列式求解. . (1)(1)功功的的计计算算公公式式W=FscosαW=Fscosα只只能能求求恒恒力力做做的的功功，，不不能能求求变变力力的的功功，，而而由由动动能能定定理理知知，，只只要要求求出出物物体体的动能变化的动能变化ΔEΔEk k=E=Ek2k2-E-Ek1k1，就可以间接求得变力做的功，就可以间接求得变力做的功. .(2)(2)列列方方程程时时等等号号的的左左边边是是合合外外力力做做的的功功，，右右边边是是动动能能的的增增量量. . 【【典典例例2 2】】一一架架喷喷气气式式飞飞机机，，质质量量m m＝＝5 5××10103 3 kgkg，，起起飞飞过过程程中中从从静静止止开开始始滑滑行行的的路路程程为为x x＝＝5.35.3××10102 2 ｍｍ时时，，达达到到起起飞飞速速度度v v＝＝60 60 ｍｍ/s/s，，在在此此过过程程中中飞飞机机受受到到的的平平均均阻阻力力是是飞飞机机重重力的力的k k倍倍(k(k＝＝0.02)0.02)，求飞机受到的牵引力，求飞机受到的牵引力. . 【【解题指导解题指导】】解答本题应注意以下三点：解答本题应注意以下三点：【【标准解答标准解答】】 解法一：以飞机为研究对象，它受重力、支解法一：以飞机为研究对象，它受重力、支持力、牵引力和阻力作用持力、牵引力和阻力作用. .由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：F F－－kmgkmg＝ｍ＝ｍa ①a ①又由运动学公式得：又由运动学公式得：v v2 2-0-02 2＝＝2ax ②2ax ②解解①②①②式得：式得：F=m(kg+ )F=m(kg+ )=5=5××10103 3××(0.02(0.02××10+ ) N10+ ) N=1.8=1.8××10104 4 N. N.解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为力和阻力作用，这四个力做的功分别为W WＧＧ＝０，＝０，W W支支＝０，＝０，W W牵牵＝＝FxFx，，W W阻阻＝－＝－kmgx.kmgx.由动能定理得：由动能定理得：Fx-kmgx= mvFx-kmgx= mv2 2-0-0解得：解得：F=kmg+F=kmg+＝＝(0.02(0.02××5 5××10103 3××10+ ) N10+ ) N=1.8=1.8××10104 4 N N答案：答案：1.81.8××10104 4 N N【【规律方法规律方法】】动能定理与牛顿运动定律在解题时的选择动能定理与牛顿运动定律在解题时的选择(1)(1)动动能能定定理理与与牛牛顿顿运运动动定定律律是是解解决决力力学学问问题题的的两两种种重重要要工工具具，，一一般般来来讲讲凡凡是是牛牛顿顿运运动动定定律律能能解解决决的的问问题题，，用用动动能能定定理理都都能能解解决决，，但但动动能能定定理理能能解解决决的的问问题题，，牛牛顿顿运运动动定定律律不不一一定定能能解解决决，，且且同同一一个个问问题题，，用用动动能能定定理理要要比比用用牛牛顿顿运运动动定律解决起来更简便定律解决起来更简便. .(2)(2)通通常常情情况况下下，，某某问问题题若若涉涉及及时时间间或或过过程程的的细细节节，，要要用用牛牛顿顿运运动动定定律律去去解解决决；；某某问问题题若若不不考考虑虑具具体体细细节节、、状状态态或或时时间间，，如如物物体体做做曲曲线线运运动动，，受受力力为为变变力力等等情情况况，，一一般般要要用用动动能定理去解决能定理去解决. .【【典例典例】】质量为质量为2 kg2 kg的铁球从离地的铁球从离地2 m2 m 高处自由下落，陷入沙坑中高处自由下落，陷入沙坑中2 cm 2 cm 深深处，如图所示，求沙子对铁球的平均处，如图所示，求沙子对铁球的平均阻力阻力.(g.(g取取10 m/s10 m/s2 2) )【【解题指导解题指导】】解答本题注意以下两点：解答本题注意以下两点：【【标准解答标准解答】】 (1) (1)分段列式：设铁球自由下落至沙面时的分段列式：设铁球自由下落至沙面时的速度为速度为v v，铁球自由下落至沙面的过程中有：，铁球自由下落至沙面的过程中有：mgH= mvmgH= mv2 2-0.-0.设铁球在沙中受到的平均阻力为设铁球在沙中受到的平均阻力为F Ff f，铁球在沙中运动的过，铁球在沙中运动的过程中有程中有mgh-Fmgh-Ff fh=0- mvh=0- mv2 2解上述两式并代入数据得解上述两式并代入数据得F Ff f=2 020 N.=2 020 N.(2)(2)全程列式：全过程重力做功为全程列式：全过程重力做功为mg(H+h)mg(H+h)，进入沙中阻力，进入沙中阻力做功做功-F-Ff fh,h,铁球开始时的动能为零，进入沙坑最后动能也为铁球开始时的动能为零，进入沙坑最后动能也为零零, ,所以所以mg(H+h)-Fmg(H+h)-Ff fh=0,h=0,代入数据解得代入数据解得F Ff f=2 020 N.=2 020 N.答案：答案：2 020 N2 020 N一个质量为一个质量为m m的小球拴在钢绳的一端，的小球拴在钢绳的一端，另一端作用一大小为另一端作用一大小为F F1 1的拉力，在光的拉力，在光滑水平面上做半径为滑水平面上做半径为R R1 1的匀速圆周运的匀速圆周运动，如图所示，今将力的大小改为动，如图所示，今将力的大小改为F F2 2, ,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为但半径变为R R2 2(R(R2 2E>Ek2k2，即甲物体获得的动能比乙大，，即甲物体获得的动能比乙大，C C正确，正确，D D错误错误. .2.(2.(双选双选) )某人把原来静止于地面上的质量为某人把原来静止于地面上的质量为2 kg2 kg的物体向的物体向上提起上提起1 m1 m，并使物体获得，并使物体获得1 m/s 1 m/s 的速度，取的速度，取g g为为10 m/s10 m/s2 2，，则在此过程中则在此过程中( )( )A.A.人对物体做功人对物体做功20 J B.20 J B.合外力对物体做功合外力对物体做功1 J1 JC.C.合外力对物体做功合外力对物体做功21 J D.21 J D.物体克服重力做功物体克服重力做功20 J20 J【【解析解析】】选选B B、、D.D.根据动能定理知，合外力对物体做的功根据动能定理知，合外力对物体做的功W=ΔEW=ΔEk k= mv= mv2 2= = ××2 2××1 12 2 J=1 J J=1 J，，B B正确，正确，C C错误；物体克服错误；物体克服重力做的功为重力做的功为mgh=2mgh=2××1010××1 J=20 J,D1 J=20 J,D正确；设人对物体做正确；设人对物体做的功为的功为W W人人，则根据动能定理有，则根据动能定理有W W人人-mgh=ΔE-mgh=ΔEk k，解得：，解得：W W人人= =21 J 21 J ，，A A错误错误. .3.(20113.(2011··聊城高一检测聊城高一检测) )一质量为一质量为m m的滑块，以速度的滑块，以速度v v在光在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向滑水平面上向左滑行，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，滑块的速度变为右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度变为-2v(-2v(方向方向与原来相反与原来相反) )，在这段时间内，水平力所做的功为，在这段时间内，水平力所做的功为( )( )A. B. A. B. C. D. C. D. 【【解析解析】】选选A.A.对滑块由动能定理得：对滑块由动能定理得： 故故A A正确正确. .4.4.在在距距地地面面高高 12 12 m m处处，，以以12 12 m/sm/s的的水水平平速速度度抛抛出出质质量量为为0.5 0.5 kgkg的的小小球球，，其其落落地地时时速速度度大大小小为为18 18 m/sm/s，，求求小小球球在在运运动过程中克服阻力做功多少？动过程中克服阻力做功多少？(g(g取取10 m/s10 m/s2 2) )【【解析解析】】对小球自抛出至落地过程由动能定理得：对小球自抛出至落地过程由动能定理得： mgh-Wmgh-Wf f= mv= mv2 22 2- mv- mv1 12 2则小球克服阻力做功为：则小球克服阻力做功为： W Wf f=mgh-( mv=mgh-( mv2 22 2- mv- mv1 12 2)=0.5)=0.5××1010××12 J-( 12 J-( ××0.50.5××18182 2- - ××0.50.5××12122 2) J=15 J) J=15 J答案：答案：15 J15 J同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全。