人教版高中物理必修第二册第8章机械能守恒定律3动能和动能定理课件

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第八章　机械能守恒定律3 动能和动能定理课前 · 自主预习1．表达式质量为m的物体，以速度v运动时的动能：Ek＝________.2．动能是标量只有________，没有__________．3．单位与______的单位相同．国际单位为______，符号______．动能的表达式大小方向功焦耳J物体的动能会小于零吗？【答案】不会　动能总大于或等于零．(2022年福清期中)一粒质量为20 g的子弹以600 m/s的速度飞行，与一只质量为80 kg的鸵鸟以10 m/s的速度奔跑相比 (　　)A．鸵鸟的动能较大B．子弹的动能较大C．二者的动能一样大D．无法比较它们的动能【答案】A1．含义力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中__________的变化．这个结论叫作____________．2．表达式W＝__________或W＝________________.动能定理动能动能定理Ek2－Ek1一个物体的速度从0增大到v，外力对物体做功为W1；速度再从v增大到2v，外力对物体做功为W2，则W1和W2的关系正确的是 (　　)A．W2＝3W1 B．W2＝2W1C．W2＝W1 D．W2＝4W1【答案】A课堂 · 重难探究1．表达式的理解(1)公式W＝Ek2－Ek1中W是合外力做功，不是某个力做功，W可能是正功，也可能是负功．(2)Ek2、Ek1分别是末动能和初动能，Ek2可能大于Ek1，也可能小于或等于Ek1．动能定理的理解2．普遍性动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出，但动能定理本身既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况．例1　(2022年宜昌期中)如图所示，竖直平面内圆弧轨道与水平轨道B点平滑连接，倾角θ＝37°的斜面与水平轨道在C点相接，质量为m＝0.1 kg的小球从A点无初速度下滑，经C点水平飞出后落到斜面上的D点，已知A与水平轨道BC的高度差h＝1 m，C、D两点间的距离L＝3 m，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，求：(1)小球经过C点时速度的大小v0；(2)从A运动到C过程中，阻力对小球做的功W.【答案】(1)4 m/s　(2)－0.2 J变式1　在体育课上，某同学练习投篮，他站在罚球线处用力将篮球从手中投出，如图所示，篮球约以1 m/s的速度撞击篮筐．已知篮球质量约为0.6 kg，篮筐离地高度约为3 m，则该同学投篮时对篮球做的功约为 (　　)A．1 J B．10 JC．40 J D．100 J【答案】B动能定理与牛顿定律解题的比较动能定理的应用例2　完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功．航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图甲所示．为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧．如图乙，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)．若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC．已知飞行员的质量m＝60 kg，g取10 m/s2，求：(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做的功W；(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN.【答案】(1)7.5×104 J　(2)1.1×103 N解答本题应注意以下三点(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功等于其动能的变化量．(2)根据几何关系求出圆弧BC所在圆的半径．(3)舰载机刚进入BC时飞行员所受力的合力提供其做圆周运动的向心力．变式2　如图所示，竖直平面内有一固定光滑弧形轨道AB与粗糙水平地面平滑连接，B为弧形轨道的最低点．已知弧形轨道最高点A距离水平地面的高度h＝1.8 m．现有一质量m＝0.5 kg的滑块(可视为质点)，从A点由静止开始沿弧形轨道下滑，最后在水平地面上的C点停止运动．不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)滑块滑至B点时速度vB的大小；(2)滑块在水平地面上滑动过程中克服摩擦力做的功Wf.【答案】(1)6 m/s　(2)9 J核心素养应用利用动能定理求解变力做功的步骤(1)分析物体的受力情况，确定哪些力是恒力，哪些力是变力，如果是恒力，写出恒力做功的表达式，如果是变力，用相应功的符号表示出变力所做的功；(2)分析物体运动的初、末状态，求出动能的变化量；(3)运用动能定理列式求解．科学思维——应用动能定理求解变力做功例3　一个劲度系数k＝800 N/m的轻质弹簧，两端分别连接着质量均为m＝12 kg的物体A和B，将它们竖直静止地放在水平地面上，如图所示．在物体A上施加一竖直向上的变力F，使物体A由静止开始向上做匀加速运动，当t＝0.4 s时物体B刚好离开地面(设整个匀加速过程弹簧都处于弹性限度内，g取10 m/s2)．求：(1)此过程中物体A的加速度的大小；(2)此过程中外力F所做的功．【答案】(1)3.75 m/s2　(2)49.5 J小练 · 随堂巩固1．(2021年淮安月考)关于物体的动能，下列说法正确的是(　　)A．物体的质量、速度不变，其动能一定不变B．物体的动能不变，其速度一定不变C．两个物体中，速度大的动能也大D．某一过程中物体的速度变化，其动能一定变化【答案】A2．A、B两物体的速度之比为2∶1，质量的大小之比为1∶3，则它们的动能之比为 (　　)A．12∶1 B．12∶3C．12∶5 D．4∶3【答案】D3．(2021年淮安月考)在某次帆船运动比赛中，质量为500 kg的帆船，在风力和水的阻力共同作用下做直线运动的v－t图像如图所示．下列表述正确的是 (　　)A．在0～1 s内，合外力对帆船做功500 JB．在0～2 s内，合外力对帆船做功1 000 JC．在1～2 s内，合外力对帆船做功750 JD．在0～3 s内，合外力对帆船做的总功为0【答案】D【答案】C【解析】设物体在AB段克服摩擦力做的功为Wf，对全过程应用动能定理：mgR－Wf－μmgR＝0，解得Wf＝mgR(1－μ)，故C正确，A、B、D错误．5．“套圈”是许多人喜爱的一种娱乐活动．如图所示，大人和小孩在同一竖直线上的不同高度先后水平抛出完全相同的小圆环，且小圆环都恰好套中前方同一个物体．不计空气阻力，将小圆环的运动视为平抛运动．平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的________运动．设大人抛出的圆环在空中运动时间为t1，大人对圆环做的功为W1；小孩抛出的圆环在空中运动时间为t2，小孩对圆环做的功为W2，则：t1________t2(填“大于”或“小于”)，W1________W2(填“大于”或“小于”)．【答案】自由落体　大于　小于6．如图所示，物体在离斜面底端5 m处由静止开始下滑，然后滑向与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°.求物体能在水平面上滑行的距离．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)【答案】3.5 m【解析】全过程由动能定理得mgx1sin 37°－μmgcos 37°x1－μmgx2＝0，代入数据解得x2＝3.5 m.