資源簡介

(共30張PPT)
第三節 動能和動能定理
高中物理魯科版（2019）必修第二冊
教學課件
Teaching Courseware
20XX.XX.XX
第一章 功和機械能
PART.1
PART.2
PART.3
PART.4
素養目標
新課講解
新課導入
經典例題
目錄
CONTENTS
PART.2
PART.4
課堂練習
課堂小結
素養目標
1.理解動能的內涵，能用動能定理解決一些相關的實際問題。
2.能利用動能定理解決動力學問題和變力做功問題。
3.能通過理論推導得出動能定理的內容。
新課導入
風力發電是一種重要的節能方法，風力發電的效率與哪些因素有關？
龍卷風具有巨大的能量，可以拔起大樹、掀翻汽車、摧毀房屋。龍卷風給人類帶來了極大的災難，龍卷風為什么具有那么大的能量呢？
新課講解
New lesson explanation
新課講解
一、動能
1.定義：物理學中把物體因運動而具有的能量稱為動能。
（物體的動能等于物體的質量與物體速度的二次方的乘積的一半）
飛出炮膛的炮彈
飛行的子彈
行駛的汽車
行駛的汽車、飛行的炮彈、行駛的火箭等，都具有一定的動能。
動能的大小與什么有關？
新課講解
探究：影響小車動能大小的因素
從不同高度由靜止釋放的小球去碰撞靜止在水平桌面上的物塊，木塊被撞擊后開始運動，最終停下來?？梢园l現，小車開始下滑時的高度越高，木塊被撞未后運動的距離越大。
質量不同的小車從斜面的同一高度處由靜止開始下滑，撞擊放在水平面上的木塊?？梢园l現，小車的質量越大，木塊被撞擊后運動的距離越大。
新課講解
由以上實驗可以看出，動能的大小與物體的質量和運動速度有關。物體的質量 m 越大，速度v越大，其動能就越大。在物理學中，物體的動能 Ek 表示為
Ek＝mv2
新課講解
2.表達式：
6.狀態量:對應某一時刻或某一位置，動能具有相對性。
4.動能是標量，它的單位與功的單位相同，在國際單位制中都是焦耳，這是因為：1kg（m/s）2 ＝1N·m＝1 J
3.動能只有正值 只與速度的大小有關，而與速度的方向無關。
5.動能具有相對性 與參考系的選擇有關，一般選地面為參考系。
新課講解
（1）動能是標量，且只有正值，動能只與物體的速度大小有關，與速度方向無關。
7. 對動能表達式 的理解
A
Ｄ
C
B
物體的動能變化時，速度一定變化；
速度變化時，動能不一定變化。
（2）動能是狀態量，v是瞬時速度。
在某一時刻，物體具有一定的速度，物體的運動狀態一定, 物體的動能一定，動能是反映物體本身運動狀態的物理量。
（3）動能具有相對性，對不同的參考系，物體速度有不同的瞬時值，也就具有不同的動能，不作說明一般都以地面為參考系研究物體的運動。
新課講解
二、恒力做功與動能改變關系
在“實驗室”中，小車通過撞擊對木塊做功，使木塊從靜止開始運動，木塊的動能從無到有。滾動的保齡球具有動能，當其克服球瓶阻力做功時，動能減小(圖1-12)，那么，若外力對物體做功，該物體的動能總會增大嗎 若物體克服外力做功，該物體的動能總會減小嗎 做功與動能的改變之間究竟有什么關系
新課講解
問題一：這個實驗要測量那些物理量？
問題二：如何測得這些物理量？
問題三：如何設計實驗方案？
作用于物體的力、物體的位移、物體的質量及速度
用打點計時器測速度和位移，用天平測質量，用鉤碼給小車提供作用力
類比“探究加速度與力、質量的關系”實驗
實驗目的：
實驗器材：
打點計時器，紙帶及復寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小盤和砝碼，細繩，低壓交流電源，導線，天平，刻度尺。
新課講解
實驗原理：
小車在砝碼的拉動下由靜止開始運動的過程中，小車的合外力（即拉力）對小車做功，小車動能增加，利用打點計時器記錄它的運動情況。分析紙帶的點跡的分布，計算出紙帶上某兩點的瞬時速度及對應的動能。比較合外力做功W合和動能變化ΔEk 的關系。
G
F阻
FN
F
F2
F1
繩子拉力等于鉤碼重力的條件
M車 >> m物
新課講解
1.將打點計時器固定在長木板上，把紙袋的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點計時器。
2.改變木板傾角，使小車重力沿斜木板方向的分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力，使小車做勻速直線運動。
3.用細線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸掛的鉤碼相連，接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。
4. 改變懸掛鉤碼的數量，重復以上的實驗，選擇點跡清晰的紙帶進行數據分析。
實驗步驟：
實驗結論： 在誤差允許的范圍內，恒力做功等于動能的變化量。
新課講解
三、動能定理
運用牛頓第二定律和勻變速直線運動的規律，可推導出恒力對物體做功與物體動能改變的關系。
動能變化量等于合外力做功
設一個物體的質量為 m，初速度為v1，在與其運動方向相同的合外力 F 的作用下經過一段位移s后，速度增加到v2 ( 圖1-14)。
根據牛頓第二定律和變速直線運動的規律
F＝ma
s＝
可得 Fs ＝mv22－mv12
用W表示合外力F在這一過程中所做的功，用Ek1表示物體的初動能mv12，用E表示物體的末動能mv22 ，于是有
W＝Ek2－ Ek1
新課講解
2.表達式：
可以寫成：
1.內容：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。這個結論叫作動能定理。
說明：如果物體受到幾個力的共同作用，動能定理中的力對物體做的功 W 即為合力做的功，它等于各個力做功的代數和。
Ek2 ：末態的動能， Ek1 ：初態的動能。
動能的變化量
新課講解
3.對動能定理的理解：
普適性
任何運動、任何力、任何過程
三同
同一對象、同一參考系、同一過程
可以證明，動能定理在物體受到變力作用或做曲線運動的情況下也是成立的。動能定理是物理學的重要規律。通過它，我們既可用做功的多少來量度動能的變化量，也可用動能的變化量來確定做功的多少，這為分析力學問題提供了新的思路。
新課講解
(1)合力做正功，即W合＞０，Ek2＞Ek1 ，動能增大；
(2)合力做負功，即W合＜０，Ek2＜Ek1 ，動能減小。
5.動能定理的適用范圍：
(1)恒力做功或變力做功；
(2)直線運動或曲線運動；
(3)單個物體或多個物體；
(4)一個過程或全過程。
4.對動能定理表達式 的說明：
W合＝Ek2－Ek1
經典例題
Classic Example
經典例題
題1 關于動能的理解，下列說法正確的是（　?。?br/>A.動能是普遍存在的機械能的一種基本形式，運動物體都具有動能
B.公式Ek= mv2中，v是物體相對于地面的速度，且動能總是正值
C.一定質量的物體，動能變化時，速度一定變化，但速度變化時，動能不一定變化
D.動能不變的物體，一定處于平衡狀態
AC
經典例題
題2 從地面豎直向上拋出一只小球，小球運動一段時間后落回地面。忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關系圖象是（　?。?br/>A
A
D
C
B
經典例題
D
題3關于動能定理的表達式W=Ek2-Ek1，下列說法正確的是（　　）
A.公式中的W為不包含重力的其他力做的總功
B.動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動；適用于恒力做功，但不適用于變力做功
C.運動物體所受合外力不為零，則該物體一定做變速運動，其動能要變化
D.公式中的Ek2-Ek1為動能的增量，當W>0時動能增加，當W<0時動能減少
【解析】A錯：動能定理的表達式W=Ek2-Ek1，W指的是合外力所做的功，包含重力做功。
B錯：動能定理適用于任何運動，既適用于直線運動，也適用于曲線運動，既適用于恒力做功，也適用于變力做功。
C錯：運動物體所受合外力不為零，則該物體一定做變速運動，若合外力方向始終與運動方向垂直，合外力不做功，動能不變。
D對：公式中的Ek2-Ek1為動能的增量，當W>0時，即Ek2-Ek1>0，動能增加，當W<0時，即Ek2-Ek1<0，動能減少。
經典例題
題4 某雪上項目運動員在一次自由式滑雪空中技巧比賽中，沿“助滑區”保持同一姿態下滑了一段距離，重力對他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J，他在此過程中（　?。?br/>A. 動能增加了1 900 J B. 動能增加了2 000 J
C. 重力勢能減小了1 900 J D. 重力勢能減小了2 000 J
C
提示：重力是動力，摩擦力（含空氣阻力）是阻力，合力做的功是1 800 J。
課堂練習
Classroom Practice
課堂練習
1、關于做功和物體動能變化的關系，下列說法正確的是（　?。?br/>A. 只要有力對物體做功，物體的動能就增加
B. 只要物體克服阻力做功，它的動能就減少
C. 動力和阻力都對物體做功，物體的動能一定變化
D. 力對物體做功的代數和等于物體的末動能與初動能之差
D
課堂練習
2、一個小球從高處自由落下，則球在下落過程中的動能 ( )
A. 與它下落的距離成正比
B. 與它下落距離的平方成正比
C. 與它運動的時間成正比
D. 與它運動時間的平方成正比
AD
課堂練習
3、飛機起飛過程中，速度從v增大到2v，合外力做功為W1；速度從2v增大到3v，合外力做功為W2。則W1與W2的比值為（　?。?br/>A.1∶1 B. 1∶3
C. 3∶5 D. 4∶9
C
課堂練習
4．一人用力把質量為1kg的物體由靜止向上提高4m，使物體獲得8m/s的速度，則下列說法中正確的是（　?。?br/>A．物體動能改變為64J B．合外力對物體做的功為32J
C．物體重力做功為80J D．人對物體做功為72J
BD
課堂小結
5．如圖1所示，一輕彈簧豎直固定于水平桌面上，另一相同的彈簧下端與光滑固定斜面底端的擋板相連，物體P、Q分別從兩彈簧上端由靜止釋放，加速度a與彈簧壓縮量x的關系分別如圖2中實線、虛線所示。則（　?。?br/>A．光滑斜面的傾角為37°
B．P、Q向下運動達到最大速度時兩彈簧的壓縮量之比為1/2
C．P、Q的質量之比為1/6
D．P、Q向下運動過程中的最大速度之比為
【答案】CD
感謝觀看
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