广西专版2023_2024学年新教材高中物理第8章机械能守恒定律3动能和动能定理课件新人教版必修第二册

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第八章　机械能守恒定律3　动能和动能定理课前·基础认知课堂·重难突破素养·目标定位随堂训练　素养•目标定位目 标 素 养1.通过动能变化与力做功的关系建立动能的定义,形成正确的物理观念。2.知道动能的概念及定义式,会比较、计算物体的动能。3.理解动能定理的推导过程、含义及适用范围。4.理解动能定理,能用动能定理解释生产生活中的现象或者解决实际问题。知 识 概 览课前·基础认知一、动能的表达式 2.单位:与功的单位相同,在国际单位制中为　焦耳　。1 J=1 kg·m2·s-2。 3.动能的特点。(1)具有瞬时性,是状态量。(2)具有相对性,选取不同的参考系,同一物体的动能一般不同,通常是指物体相对于　地面　的动能。 (3)是　标量　,没有方向,Ek≥0。 微判断1 1.两个物体中,速度大的动能也大。(　　)2.某物体的速度加倍,它的动能也加倍。(　　)3.做匀速圆周运动的物体的动能保持不变。(　　)××√3.适用范围:不仅适用于　恒力　做功和　直线　运动情况,也适用于　变力　做功和　曲线　运动情况。 微判断21.外力对物体做功,物体的动能一定增加。(　　)2.动能定理中的W为合力做的功。(　　)3.汽车在公路上匀速行驶时,牵引力所做的功等于汽车的动能。(　　)×√×课堂·重难突破一 动能定理的理解重难归纳1.对“外力”的理解:(1)“外力”可以是重力、弹力、摩擦力等性质的力,它们可以同时作用,也可以不同时作用。(2)“外力”既可以是恒力,也可以是变力。2.公式中“=”体现的三个关系: 3.标量性:动能是标量,功也是标量,动能定理是一个标量式。所以,不存在方向的选取问题,当然动能定理也就不存在分量的表达式。4.同一性:动能定理中的位移和速度必须相对于同一个参考系,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。骑自行车下坡时,人不再用力蹬车,车速却越来越快,动能越来越大,这与动能定理相矛盾吗?提示:不矛盾。人没蹬车,但重力却对人和车做正功,动能越来越大。典例剖析【例1】(多选)如图所示,电梯质量为m',在它的水平地板上放置一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下竖直向上加速运动,当电梯的速度由v1增加到v2时,上升高度为h',则在这个过程中,下列说法正确的是(　　)CD学以致用1.如图所示,质量为m'的木块静止在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。已知当子弹相对木块静止时,木块前进的距离为l,子弹进入木块的深度为s。B二 动能定理的应用重难归纳1.应用动能定理解题的基本思路。2.动能定理与牛顿运动定律的对比。 提示:(1)物体受重力、支持力两个力作用。重力做正功,支持力不做功。合力做的功W合=mglsin θ。(2)可以用牛顿运动定律结合运动学公式求解,也可以用动能定理求解。用动能定理更简捷。规律总结 1.应用动能定理解题时,在分析过程的基础上,无需深究物体运动过程中变化的细节,只需考虑整个过程中各个力做的总功及物体的初动能和末动能。2.动能定理表达式是一个标量式,在某个方向上应用动能定理没有任何依据。3.当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能定理求解;当所求解的问题不涉及中间的速度时,也可以全过程应用动能定理求解。4.应用动能定理时,必须明确各力做功的正负。当一个力做负功时,可设物体克服该力做功为W,则该力做功为-W,也可以直接用字母W表示该力做功,使其字母本身含有负号。AC3.一架喷气式飞机,质量为m=5×103 kg,起飞过程中做匀加速直线运动,从静止开始滑行的路程为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 ,g取10 m/s2,求飞机受到的牵引力。答案:1.8×104 N三 利用动能定理处理多过程问题重难归纳对于包含多个运动阶段的复杂运动过程,可以选择分段或全程应用动能定理。1.分段应用动能定理时,将复杂的过程分割成一个个子过程,对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析,然后针对每个子过程应用动能定理列式,并联立求解。2.全程应用动能定理时,分析整个过程中出现过的各力的做功情况,确定整个过程中合力做的总功,然后确定整个过程的初、末动能,针对整个过程利用动能定理列式求解。当题目不涉及中间量时,选择全程应用动能定理更简单、更方便。提示:(1)否,由于摩擦力做功,小物体上升高度越来越低。(2)小物体最终将在以过C点的半径两侧θ=30°范围内运动。由动能定理得mgRcos θ-Ffs=0又Ff=μmgcos θ(1)当h'=1.4 m时,求小球第一次到达D点时对轨道的压力大小。(2)当h'=1.4 m时,试通过计算判断小球是否会脱离CDO轨道。如果会脱离轨道,求脱离前小球在水平轨道上经过的路程;如果不会脱离轨道,求静止前小球在水平轨道上经过的路程。答案:(1)32 N　(2)小球不会脱离CDO轨道　8.5 m设第三次到达D点的动能为Ek,对之前的过程,由动能定理得mg(h'+r)-3μgml=Ek解得Ek=0故小球一直没有脱离CDO轨道。设小球静止前在水平轨道上经过的路程为s,对全过程,由动能定理得mg(h'+R)-μmgs=0解得s=8.5 m。规律总结 利用动能定理求解多过程问题的基本思路(1)弄清物体的运动由哪些过程组成。(2)分析每个过程中物体的受力情况。(3)各个力做功有何特点,对动能的变化有无影响。(4)从总体上把握全过程,表达出总功,找出初、末状态的动能。(5)对所研究的全过程运用动能定理列方程。学以致用4.小球自h=2 m的高度由静止释放,与地面碰撞后反弹的高度为 h。设碰撞时没有动能的损失,且小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变,求:(1)小球受到的空气阻力与重力的比;(2)小球从开始到停止运动的过程中运动的总路程。答案:(1)1∶7　(2)14 m随堂训练1.(多选)关于动能,下列说法正确的是(　　)A.凡是运动的物体都具有动能B.公式Ek= mv2中,速度v是物体相对于地面的速度,且动能总是正值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:AC解析:动能是物体由于运动而具有的能量,所以运动的物体都具有动能,故选项A正确。Ek= mv2中速度v与参考系的选取有关,但参考系不一定是地面,故选项B错误。速度是矢量,当其只有方向发生变化时,动能不变化,此时物体不处于平衡状态;一定质量的物体,动能变化时,其速度大小一定变化,即速度一定变化,故选项C正确,D错误。2.一质量为m的滑块,以速度v在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度变为-2v(方向与原来相反),在这段时间内,水平力所做的功为(　　)答案:B 3.在水平路面上,有一辆以36 km/h的速度行驶的客车,在车厢后座有一位乘客甲,把一个质量为2 kg的行李以相对客车5 m/s的速度抛给前方座位的另一位乘客乙,则相对地面,行李的动能是(　　)A.100 J B.200 JC.225 J D.450 J答案:C解析:行李相对地面的速度v=v车+v相对=15 m/s,所以行李的动能Ek= mv2=225 J,选项C正确。4.(多选)物体沿直线运动的v-t图像如图所示,已知在第1 s内合力对物体做功为W,则(　　)A.从第1 s末到第3 s末合力做功为4WB.从第3 s末到第5 s末合力做功为-2WC.从第5 s末到第7 s末合力做功为WD.从第3 s末到第4 s末合力做功为-0.75W答案:CD