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(共25張PPT)
第3節　 動能和動能定理
第一章　功和機械能
教學目標
1、風力發電是一種重要的節能方法，風力發電的效率與哪些因素有關？
2、龍卷風具有巨大的能量，可以拔起大樹、掀翻汽車、摧毀房屋。龍卷風給人類帶來了極大的災難，龍卷風為什么具有那么大的能量呢？
新課引入
1、定義：物體因為運動而具有的能量稱為動能。
一、動能
奔馳中的汽車
發射出的火箭
從某一高度由靜止釋放的小球去碰撞靜止在水平桌面上的物塊，木塊被撞擊后開始運動，最終停下來。木塊撞擊后運動的距離反映小球在水平桌面上的動能大小。
探究：影響小車動能大小的因素
由以上實驗可以看出，物體的質量m越大，速度v越大，動能也就越大。
4、動能是標量，是一個狀態量，單位是焦耳（J）
一、動能
2、 表達式：
3、 單位：焦（J）
1、定義：物體因為運動而具有的能量稱為動能。
1 kg(m/s) 2 = 1N·m =1J
Ek=
5、動能只有正值，沒有負值。
6、動能是狀態量，動能與瞬時速度的大小相對應。
2016年8月16日，我國成功發射首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，它的質量為631 kg，某時刻它的速度大小為 7.6 km/s，此時它的動能是多少？
【隨堂練習】
解： 7.6 km/s = 7.6×103m/s
碰撞過程中，小球對木塊做功，木塊的動能從無到有。
碰撞過程中，保齡球克服球瓶阻力做功，保齡球動能減少。
做功與動能的改變之間什么關系？
實驗目的
問題一：這個實驗要測量那些物理量？
問題二：如何測得這些物理量？
問題三：如何設計實驗方案？
二、探究恒力做功與動能改變的關系
恒力做功與動能變化的關系
作用于物體的力、物體的位移、物體的質量及速度
用打點計時器測速度和位移，用天平測質量，用鉤碼給小車提供作用力
類比“探究加速度與力、質量的關系”實驗
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，小車動能增加，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。
實驗思路
實驗器材
打點計時器，紙帶及復寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小盤和砝碼，細繩，低壓交流電源，導線，天平，刻度尺。
思考1：為了使鉤碼對小車做的功即為合力功，怎么辦
G
F阻
FN
F
F2
F1
mgsinθ＝μmgcosθ
平衡摩擦
輕推小車小車能勻速運動
思考2：繩子拉力等于鉤碼重力的條件
M車 >> m物
1.將打點計時器固定在長木板上，把紙袋的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點計時器。
2.改變木板傾角，使小車重力沿斜木板方向的分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力，使小車做勻速直線運動。
3.用細線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸掛的鉤碼相連，接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。
4. 改變懸掛鉤碼的數量，重復以上的實驗，選擇點跡清晰的紙帶進行數據分析。
實驗步驟
實驗數據 實驗次數 vA vC EkA EkC W
第一次
第二次
第三次
.
.
.
.
.
.
.
x1
x2
x3
x4
x5
x6
A
B
C
在誤差允許的范圍內，恒力做功等于動能的變化量。
實驗結論
數據處理
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，速度由速度由 v1 增加到 v2 ，外力做功多少？
F
L
v1
v2
物體在恒力作用下運動
理論探究
根據牛頓第二定律：
由運動學公式：
把F和s的表達式代入W=Fs得:
W＝Ek2 Ek1
s
三、動能定理
合力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化，這個結論叫做動能定理。
W＝Ek2 Ek1
【例題】一架噴氣式飛機，質量m=5.0×103 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑.當位移達到l=5.3×102 m時，速度達到起飛速度v=60 m/s.在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重力的0.02倍.求飛機受到的牽引力。
解法一：
典例分析
由① ②兩式可得
又v2 02 = 2al，所以 ②
F合= F kmg = ma ①
以飛機為研究對象，它做勻加速直線運動且受到重力、支持力、牽引力和阻力作用
【例題】一架噴氣式飛機，質量m=5.0×103 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑.當位移達到l=5.3×102 m時，速度達到起飛速度v=60 m/s.在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重力的0.02倍.求飛機受到的牽引力。
典例分析
以飛機為研究對象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個力做的功分別為WG= 0，W支= 0，W牽= Fl，W阻= -kmgl
據動能定理得：
解法二：
此類問題，牛頓定律和動能定理都適用，但動能定理更簡潔明了。
Fl kmgl=
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．
1、定對象，選過程；
2、析受力，算總功；
3、知運動，定初末；
4、列方程，細求解。
應用動能定理解題步驟
動能和動能定理
一、動能
二、探究恒力做功與動能改變的關系
三、動能定理
1、關于做功和物體動能變化的關系，下列說法正確的是（　　）
A. 只要有力對物體做功，物體的動能就增加
B. 只要物體克服阻力做功，它的動能就減少
C. 動力和阻力都對物體做功，物體的動能一定變化
D. 力對物體做功的代數和等于物體的末動能與初動能之差
D
跟蹤練習
2、一個小球從高處自由落下，則球在下落過程中的動能 ( )
A. 與它下落的距離成正比
B. 與它下落距離的平方成正比
C. 與它運動的時間成正比
D. 與它運動時間的平方成正比
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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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