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(共23張PPT)
3 動能 動能定理
第四章　機械能及其守恒定律
01
02
03
知道動能的定義會根據動能的表達式計算物體的動能。
教學目標
能應用動能定理解決簡單的問題。
能從牛頓第二定律與運動學公式導出動能定理。
04
會用實驗證明動能定理。
在高爾夫運動中，同樣是用桿擊球，但球飛出去的速度卻不同，這是為什么呢？
新課引入
流動的水
行駛的汽車
飛行的子彈
初中學習過：
1. 物體由于運動而具有的能叫作動能；
2. 物體的動能與質量、速度有關。物體的質量越大，速度越大，則動能越大。
一個物體能對其他物體做功，我們就說這個物體具有能量。
這些物體動能變化的原因是什么？動能如何定量表述？
外力做功
？
動能的變化
質量為m的某物體在光滑水平面上運動，在與運動方向相同的恒力 F 的作用下發生一段位移 L，速度由 v1 增加到 v2 ，外力做功多少？
F
x
v1
v2
物體在恒力作用下運動
想一想：怎樣推導動能的表達式呢？
根據牛頓第二定律：
由運動學公式：
把F和x的表達式代入W=Fx得:
x
E
2
動能的表達式：
動能的單位：焦耳（J）
動能是標量：
質量：kg
速度：m/s
1J=1kg m2/s2
只有大小，沒有方向，只能取零和正值。
一、動能 動能定理
當一定質量的物體的速度發生變化時，它的動能是否一定會發生變化呢？
對于一定質量的物體：
如果速度發生了變化，則動能不一定會發生變化；
如果動能發生了變化，則速度一定會發生變化。
通常情況下取地面為參考系。
動能是狀態量
動能是具有相對性的
一定質量的物體在瞬時速度確定時，動能有唯一的確定的值。
動能定理
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。
表達式：
Ek
W為力做的總功（過程量）
若力做正功，即W＞0，則Ek2＞Ek1 ，動能增大
若力做負功，即W＜0，則Ek2＜Ek1 ，動能減小
想一想：合外力做功應該怎么求呢？
1.功的公式：
2.功的標量性：
思考與討論
【例題】民航客機機艙緊急出口的氣囊是一條連接出口與地面的斜面，若斜面高 3.2 m，斜面長6.5 m，質量為60 kg的人沿斜面滑下時所受的阻力是240 N，求人滑至底端時的速度大小，g取10 m/s2。
H
L
v0=0
θ
方法一：牛頓第二定律+運動學規律
mg
FN
f
v=？
典例分析
H
L
v0=0
θ
方法二：動能定理
mg
FN
f
ΔEk
WG+Wf
mgH f l
0
v=？
【例題】民航客機機艙緊急出口的氣囊是一條連接出口與地面的斜面，若斜面高 3.2 m，斜面長6.5 m，質量為60 kg的人沿斜面滑下時所受的阻力是240 N，求人滑至底端時的速度大小，g取10 m/s2。
典例分析
選過程，定對象；
析受力，算總功；
知運動，定初末；
列方程，細求解。
動能定理的應用—分析思路
動能定理的優點
1、動能定理不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便．
2、動能定理能夠解決變力做功和曲線運動問題，而牛頓運動解決這樣一類問題非常困難．
二、 動能定理的實驗證明
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, 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，如果在誤差允許的范圍內相等，則驗證了在這個過程中外力對小車做的功等于它的動能的增量。
方案一
二、 動能定理的實驗證明
方案二
使用拉力傳感器和速度傳感器如圖示,平衡小車的摩擦力,拉力傳感器記錄小車受到的拉力大小,速度傳感器記錄小車通過A、B時的速度大小,改變鉤碼的數量,分別得到對應拉力的功W和Δv2(即vA2－vB2),也可驗證W∝Δv2.
二、動能定理
一、動能
三.動能定理的實驗證明
內容
表達式
定義
表達式
課堂小結
1、一質量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升1 m，這時物體的速度為2 m/s，則下列說法正確的是( )
A.手對物體做功12 J
B.合外力對物體做功12 J
C.合外力對物體做功2 J
D.物體克服重力做功10 J
ACD
跟蹤練習
2、如圖所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高，質量為m的質點自軌道端點P由靜止開始滑下，滑到最低點Q時，對軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g。質點自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為( )
C
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（　　）
A.1∶1 B. 1∶3 C. 3∶5 D. 4∶9
C
謝謝
大家

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