物理人教版 (2019)第八章 机械能守恒定律3 动能和动能定理教学演示课件ppt

这是一份物理人教版 (2019)第八章 机械能守恒定律3 动能和动能定理教学演示课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了N·m，动能定理的优越性，答案96m等内容，欢迎下载使用。

关键能力·情境探究达成
知识点一　动能的表达式
知识点三　动能定理的应用
地球同步卫星是人为发射的一种卫星，其中一种的轨道平面与赤道平面成0°角，从地面上看，卫星保持不动，故也称静止卫星，从地球之外看，卫星与地球以相同的角速度转动，故称地球同步卫星。
【问题】(1)在卫星的运动过程中，其速度是否变化？(2)其动能是否变化？(3)物体运动动能的大小与哪些因素有关？
1．对动能概念的理解(1)动能是状态量，动能公式中的速度v是瞬时速度。(2)动能是标量，且动能恒为正值。(3)动能也具有相对性，同一物体，对不同的参考系物体的速度有不同值，因而动能也有不同值。计算动能时一般都是以地面为参考系。
【典例1】　(多选)关于动能的理解，下列说法正确的是(　　)A．凡是运动的物体都具有动能B．动能不变的物体，一定处于平衡状态C．重力势能可以为负值，动能不可以为负值D．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
ACD　[由动能的定义可知，凡是运动的物体都具有动能，故A正确；物体做匀速圆周运动时，物体的动能不变，但是物体的合力提供向心力，即合力不为零，物体处于非平衡状态，故B错误；重力势能可以有负值，其正负取决于所选择的参考平面，而动能没有负值，故C正确；由于速度为矢量，当方向变化时，若其速度大小不变，则动能并不改变；而动能变化时，一定质量的物体速度大小一定变化，故D正确。]
[跟进训练]1．(多选)(2022·湖北荆门高一检测)一质量为0.1 kg的小球，以5 m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，小球碰墙过程中速度的变化为Δv，动能的变化为ΔEk。则下列说法正确的是(　　)A．Δv＝10 m/s　　　　　B．Δv＝0C．ΔEk＝1 J D．ΔEk＝0
AD　[速度是矢量，以弹回的速度方向为正方向，故Δv＝v2－v1＝5 m/s－(－5 m/s)＝10 m/s，而动能是标量，初末状态的速度大小相等，故动能相等，因此Δ Ek＝0，选项A、D正确。]
1．动能定理的内容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。
如图所示，一辆汽车正在上坡路上加速行驶。
【问题】(1)汽车上坡过程受哪些力作用？各个力做什么功？(2)汽车的动能怎样变化？(3)其动能的变化与各个力做功有什么关系？提示：(1)汽车受重力、支持力、牵引力及路面的阻力作用，上坡过程中牵引力做正功，重力、阻力做负功，支持力不做功。(2)由于汽车加速上坡，其动能增大。(3)汽车动能的变化量等于重力、牵引力及路面的阻力三个力做功的代数和。
1．对动能定理的理解(1)表达式W＝ΔEk中的W为外力对物体做的总功。
(2)动能定理描述了做功和动能变化的两种关系。①等值关系：物体动能的变化量等于合力对它做的功。
②因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，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，转化了多少由合力做的功来度量。
2．对动能定理的两点说明(1)动能定理的表达式是一个标量式，不能在某一方向上应用动能定理，动能没有负值，但动能的变化量ΔEk有正负之分。(2)应用动能定理涉及“一个过程”和“两个状态”。所谓“一个过程”是指做功过程，应明确该过程合力所做的总功；“两个状态”是指初、末两个状态物体的动能。
【典例2】　(多选)质量为m的物体在水平力F的作用下由静止开始在光滑水平地面上运动，前进一段距离之后速度大小为v，再前进一段距离使物体的速度增大为2v，则(　　)A．第二过程的速度增量等于第一过程的速度增量B．第二过程的动能增量是第一过程动能增量的3倍C．第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做的功D．第二过程合外力做的功等于第一过程合外力做功的2倍
规律方法　对W＝Δ Ek的认识(1)动能定理说明，合力做功是物体动能变化的原因，物体动能的变化用合力的功来度量。(2)式中W ＞0，Δ Ek＞0(动力做功使动能增加)；W＜0，Δ Ek<0(阻力做功使动能减少)。(3)W＝Δ Ek，既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于恒力做功，也适用于变力做功。
[跟进训练]2．下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是(　　)A．物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化B．若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零C．物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零
C　[物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，如匀速圆周运动，A、B错误；物体的合外力做功，它的动能一定变化，速度大小也一定变化，C正确；物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误。]
一架喷气式飞机，质量为5.0×103 kg, 起飞过程中从静止开始在跑道上滑跑的路程为5.3×102 m时，达到起飞速度60 m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍。( g取10 m/s2)
【问题】(1)如何应用动能定理求飞机受到的牵引力F ?(2)能否应用动力学、运动学的公式来解？(3)比较两种解法，你觉得哪一种更简明？
(2)设飞机的牵引力为恒力，根据牛顿第二定律有F－f ＝ma根据初速度为0 的匀加速直线运动规律有v2－0＝2al联立解得F≈1.8×104 N。(3)两种解法，殊途同归，用动能定理思路明快，而且飞机的牵引力不一定是恒力，动能定理可用于变力做功的问题，这是它最大的优越性！
1．应用动能定理解题的基本思路
[拓展]　在上例中如果卡车速度从54 km/h继续行驶至速度为75.6 km/h，此过程中假设卡车所受牵引力与阻力数值不变，求卡车速度从54 km/h加速至75.6 km/h过程中，卡车前进的距离。
规律方法　应用动能定理解题的步骤(1)确定研究对象和研究过程(研究对象一般为单个物体或相对静止的物体组成的系统)。(2)对研究对象进行受力分析(注意哪些力做功或不做功)。(3)确定合外力对物体做的功(注意功的正负)。(4)确定物体的初、末动能(注意动能增量是末动能减初动能)。(5)根据动能定理列式、求解。
[跟进训练]3．为了交通安全，在公路上行驶的汽车应保持必要的间距。已知某高速公路的最高限速vmax＝120 km/h，假设前车突然停止，后车司机从发现情况到进行制动操作，汽车通过的位移s′＝17 m，制动时汽车所受的阻力为汽车所受重力的0.5倍，则该高速公路上汽车间的安全距离至少应为多大？( g＝10 m/s2)
学习效果·随堂评估自测
1．关于动能概念及公式W＝Ek2－Ek1的说法中正确的是(　　)A．若物体速度在变化，则动能一定在变化B．速度大的物体，动能一定大C．W＝Ek2－Ek1表示功可以变成能D．动能的变化可以用合力做的功来量度
2．如图所示，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定(　　)A．小于拉力所做的功B．等于拉力所做的功C．等于克服摩擦力所做的功D．大于克服摩擦力所做的功
3．某人骑自行车下坡，坡长l＝500 m，坡高h＝8 m，人和车总质量为100 kg，下坡时初速度为4 m/s，人不踏车的情况下，到达坡底时车速为10 m/s，g取10 m/s，则下坡过程中阻力所做的功为(　　)A．－4 000 J　　　　　　B．－3 800 J　C．－5 000 J D．－4 200 J
回归本节知识，自我完成以下问题：1．什么是动能？动能的表达式是什么？
2 ．动能是矢量还是标量？提示：标量。