高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理教学课件ppt

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一、重力做的功 重力做功与路径无关，只与初末位置有关二、重力势能重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增大。重力势能的相对性 :参考平面(零势能面）三、弹性势能
物体的动能跟物体的质量和速度都有关系
物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。
弓箭在弓弦弹力的推动下获得动能。弹力越大，速度越大，动能越大。这时弹力对物体做了功。
质量为m的物体在光滑水平面上运动，在运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l。速度由V1增加到V2
恒力F做的功 W=Fl
牛顿第二定律 F=ma
匀变速直线运动 2al=v22-v12
Ek：物体的动能；m：物体的质量；v：瞬时速度
1J=1kg·m·s-2·m=1N·m
动能是状态量。因为速度 v 是瞬时速度，所以动能具有瞬时性。动能具有相对性，选择不同的参考系，物体的速度可能不同，所以物体的动能也可能不相同，通常都以地面作为参考系研究物体的动能。
1. (多选)关于动能的理解，下列说法正确的是( )A. 动能不可能是负的B. 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C. 动能不变的物体，一定处于平衡状态D. 一定质量的物体的加速度为零，其动能不变
2016年8月16日，我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”，它的质量为631 kg，某时刻它的速度大小为7.6 km/s，此时它的动能是多少？
×631×（7.6×103）2J≈1.8×1010J
在得到动能的表达式 后， 可以写成Ek
动能是标量，没有负值。具有瞬时性和相对性
简单总结：总功等于末动能减去初动能
定义：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。
公式：W=Ek2-Ek1
如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的力对物体做的功W即为合力做的功，等于各个力做功的代数和。
此时W指物体所受所有力的总功
动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况
表达式的理解（1）动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是任何其他的力。（2）动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力做的功，而不是某一力做的功。 W可以为正功，也可以为负功。合力做正功时，物体的动能增加合力做负功时，物体的动能减少（3）Ek2、Ek1分别为初动能和末动能，可以Ek2大于Ek1也可以小于Ek1。
两种关系（1）等值关系：某物体的动能变化量总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，合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，转化了多少由合力做了多少功来度量。
研究对象及过程（1）研究对象:可以是单一物体，也可以是相对静止的系统。（2）研究过程:既可以是运动中的某一段过程，也可以是运动的全过程。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运动学公式推出，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，既适用于直线运动的情况，也适用于曲线运动的情况。
物体沿直线运动的关系如图所示,已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,则( ) A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB.从第3秒末到第5秒末合外力做功为-2WC.从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD.从第3秒末到第4秒末合外力做功为﹣0.75W
如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点，将小球拉至A 处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球，它运动到O点 正下方B点时，与A点的竖直高度差为h，速度为v， 重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）A.小球在B点动能小于mghB. 由A到B小球重力势能减少C.由A到B小球克服弹力做功为mghD.小球到达位置时弹簧的弹性势能为
有一质量为 0.2 kg 的物块，从长为 4 m、倾角为 30 光滑斜面顶端处由静止开始沿斜面滑下，斜面底端和水平面的接触处为很短的圆弧形，如图所示。物块和水平面间的动摩擦因数为 0.2，求：(1)物块在水平面能滑行的距离；(2)物块克服摩擦力所做的功。(g 取 10 m/s2)
解：(1)设斜面长度为 L，物块在水平面上能滑行的距离为 l，由动能定理得mgLsin30 - μmgl= 0 - 0解得：l = 10 m(2)设克服摩擦力所做的功为 W，则- W = -μmgl解得：W = 4 J
【典例示范】　质量为m的小车在水平恒力F推动下,从山坡底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B,获得速度为v,AB的水平距离为s。下列说法正确的是(　　)
A.重力对小车所做的功是mghB.合力对小车做的功是 mv2+mghC.推力对小车做的功是FsD.阻力对小车做的功是Fs- mv2-mgh
【解析】选C。小车由A运动到B,克服重力做功,故A错误;根据动能定理,合力的功等于小车动能的变化,由题意可知,小车动能的变化为 mv2,故B错误;推力为恒力,在力方向上的位移为s,根据功的定义有:W=Fs,故C正确;以小车为研究对象,根据动能定理,有:Wf+Fs-mgh= mv2,故阻力对小车做的功为:Wf= mv2+mgh-Fs,故D错误。
【素养训练】1.下列关于运动物体的合力做功和动能、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
【解析】选C。物体做变速运动,速度一定变化,合外力一定不为零,但速度大小不一定变化,所以动能不一定变化,故A错误;若合外力对物体做功为零,合外力不一定为零,可能是由于合外力方向与速度方向始终垂直,如匀速圆周运动,合外力不为零,故B错误;物体的合外力做功,由动能定理知物体的动能一定变化,则它的
速度大小一定发生变化,故C正确;物体的动能不变,所受的合外力做功一定为零,但合外力不一定为零,故D错误。
2.质量为m的跳水运动员,从离水面高为h的跳台上以速度v1跳起,最后以速度v2进入水中,若不计空气阻力,则运动员起跳时所做的功等于(　　)
【解析】选C。运动员所做的功转化为运动员的动能,W= ,在整个过程中,由动能定理可得:mgh= ,解得:运动员所做的功W= -mgh,故A、B、D错误,C正确。
【补偿训练】1.有一质量为m的木块,从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点,如图所示。如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变,则以下叙述正确的是(　　)
A.木块所受的合外力为零B.因木块所受的力都不对其做功,所以合外力的功为零C.重力和摩擦力的总功为零D.重力和摩擦力的合力为零
【解析】选C。木块做曲线运动,速度方向变化,加速度不为零,合外力不为零,A错误;速率不变,动能不变,由动能定理知,合外力做功为零,支持力始终不做功,重力做正功,所以重力做的功与摩擦力做的功代数和为零,但重力和摩擦力的合力不为零,C正确,B、D错误。
2.足球运动员用力将以10 m/s的速度迎面飞来的质量为0.5 kg 的足球踢出,使足球以20 m/s的速度飞出并在水平面上滚动了40 m后停止,已知踢球时的平均作用力为100 N,则运动员对足球所做的功和足球速度变化的大小分别是(　　)A.75 J　10 m/s　　B.4 000 J　10 m/sC.100 J　30 m/sD.75 J　30 m/s
【解析】选D。在踢球的过程中,人对球所做的功等于球动能的变化,则人对球所做的功为:W= mv2- = ×0.5×202 J- ×0.5×102 J=75 J。速度的变化量Δv=v-v0=20 m/s-(-10)m/s=30 m/s,故D正确。
一、动能的表达式表达式：二、动能定理内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。表达式：