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1、第五章第五章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律动能动能物体由于运动而具物体由于运动而具有的能叫做动能有的能叫做动能运动的物体可以做功，也具有能量如何探究动能的表达式？ 思考：学习重力势能时，是学习重力势能时，是从哪里开始入手分析的？这对我从哪里开始入手分析的？这对我们讨论动能有何启示？们讨论动能有何启示？【猜测猜测】物体的动能跟哪些因素关？物体的动能跟哪些因素关？初中我们已经知道，物体的动能的大小跟物体的质量、速度都有关。重力做功重力做功WG重力势能重力势能mgh外力做功外力做功W动能表达式？动能表达式？22212vlaWvFmam mFV1V2F=ma22212vval22211122m
2、vmv我们已找到了动能的表达式我们已找到了动能的表达式从从 这个式子可以看出，这个式子可以看出，“ ” 很可能是一个具有特定意义的物理很可能是一个具有特定意义的物理量，量， 22211122Wm vm v221mv所以所以“221mv”就应该是我们寻找的动能的表达式就应该是我们寻找的动能的表达式 一方面里面含有 这个因子，另一方面其变化量等于力F做的功2vEk mv2物体的质量物体的质量物体的瞬时速度物体的瞬时速度物体的物体的动能动能1、物体的动能等于它的质量跟、物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半它的速度平方的乘积的一半2、动能是、动能是标量标量，是一个状态量，是一个状态量 单位
3、是焦耳（单位是焦耳（J） 1kgm2/s2=1Nm=1J 改变汽车的质量和速度，都能改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生变化，在下面几使汽车的动能发生变化，在下面几种情况中，汽车的动能是原来种情况中，汽车的动能是原来2 2倍倍的是的是：A A、质量不变，速度变为原来的质量不变，速度变为原来的2倍倍B B、质量和速度都变为原来的质量和速度都变为原来的2倍倍C C、质量减半，速度变为原来的质量减半，速度变为原来的2倍倍D D、质量变为原来质量变为原来2 2倍，速度减半倍，速度减半随堂练习 关于动能的理解，下列说法正关于动能的理解，下列说法正确的是：确的是：A A、动能不变的物体，一定处于平衡
4、状动能不变的物体，一定处于平衡状态态B B、动能不可能是负的动能不可能是负的C C、一定质量的物体，动能变化时，速一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；但速度变化时，动能不一度一定变化；但速度变化时，动能不一定变化定变化D D、物体的加速度为零，其动能不变物体的加速度为零，其动能不变随堂练习Wmv22/2mv12/2合外力做功和物体的动能变化可以写成21KKWEEW=EK用EK表示动能的改变量，则合力做的功合力做的功初态的初态的动能动能末态的动能末态的动能思考1：回顾如何利用纸带测量瞬时速度的方法和依据？思考2：如何消除摩擦阻力？（必修1第3章3节）1、表格：O-BO-CO-DO-EO-F
5、WEK2、图像W合合- -v2图图选坐标、取点、连线动能定理：合外力对物体所做的功等动能定理：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。于物体动能的变化。1、合外力做正功，即、合外力做正功，即W合合，Ek2Ek1 ，动能增大，动能增大2、合外力做负功，即、合外力做负功，即W合合，Ek2Ek1 ，动能减小，动能减小思考：思考： 合力做功时动能如何变化？合力做功时动能如何变化？W=EK思考：1、小车如果做匀速运动，说明什么？说明物体受到的合外力为0，物体动能不变。2、小车做加速运动时，拉力做功？阻力做功？做功与运动状态有无关系？结论：合外力合外力做的功做的功动能的动能的变化变化W合合Ek2Ek1过程
6、量过程量状态量状态量状态量状态量既适用于既适用于直线直线运动，也适用于运动，也适用于曲线曲线运动；运动；既适用于既适用于恒力恒力做功，也适用于做功，也适用于变力变力做功；做功；既适用于既适用于单个单个物体，也适用于物体，也适用于多个多个物体；物体；既适用于既适用于一个一个过程，也适用于过程，也适用于整个整个过程。过程。动能定理的适用范围：动能定理的适用范围：做功的过程伴随着能量的变化做功的过程伴随着能量的变化课本课本70页例题。页例题。为了安全，在公路上行驶的汽车间应保持必要的距离，已知高速公路的最高限速max=120km/h,假设前方车辆突然停车，后车司机发现这一情况，从发现情况到进行制动操
7、作，汽车通过的位移为17m，制动时汽车受到的阻力为其车重的0.5倍，该高速路上汽车间的距离至少应为多大？汽车的动能减小至为零，据动能定理W=EK,有 -0.5mgx=0-1/2mv2max可得汽车制动后的滑行距离为X=111m分析与解：制动时，路面阻力对汽车做负功 W=-0.5mgx该高速公路上汽车之间的距离至少是X总=X+X/=111+17=128m对象及受对象及受力力动能的动能的改变量改变量合外合外力做力做功功动能定理动能定理:牛顿运动定律牛顿运动定律:一架喷气式飞机，质量一架喷气式飞机，质量m=5.0103kg，起飞过程中，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到从静止开始滑跑。当位移达到l
8、=5.3102m时，速度时，速度达到起飞速度达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的均阻力是飞机重量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。倍。求飞机受到的牵引力。F合合= =F- -F阻阻= =F- - kmg = =ma 分别用牛分别用牛顿运动定顿运动定律和动能律和动能定理求解定理求解a2lv2由由 v2v02 = =2al 得得 由动能定理得由动能定理得由由 得得F= = + + kmg2lmv2F= = + + kmg2lmv2W合合= =（F- -F阻阻）l = =（F- -kmg）l = =mv21 12 2用动能定理解题的一般步骤：用
9、动能定理解题的一般步骤： 确定研究对象和研究过程。 分析物理过程，分析研究对象在运动 过程中的受力情况，画受力示意图， 及过程状态草图，明确各力做功情 况，即是否做功，是正功还是负功。 找出研究过程中物体的初、末状态的 动能（或动能的变化量） 根据动能定理建立方程，代入数据求 解，对结果进行分析、说明或讨论。例例3. 物体在恒定水平推力物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移止开始运动，发生位移s1后即撤去力后即撤去力F ，物体由运动一，物体由运动一段距离后停止运动段距离后停止运动. 整个过程的整个过程的Vt图线如图所示图线如图所示.求推求推力力
10、F与阻力与阻力f的比值的比值.Fs1s0 1 2 3 4vt解法解法1. 由动能定理得由动能定理得 WF + Wf =0 即：即：Fs1 +（ fs）=0由由Vt图线知图线知 s ：s1 = 4 ：1 所以所以 F ：f = s ：s1结果：结果：F ：f = 4 ：1解法解法2. 分段用动能定理分段用动能定理Fs1s0 1 2 3 4vt撤去撤去F前，由动能定理得前，由动能定理得 （F f）s1 = 21mV2V21mV2撤去撤去F后，由动能定理得后，由动能定理得 f(s s1) = 0 两式相加得两式相加得 Fs1 +（ fs）= 0由解法由解法1 知知 F ：f = 4 ：1解法解法3.
11、 牛顿定律结合匀变速直线运动规律牛顿定律结合匀变速直线运动规律例例4.物体沿高物体沿高H的光滑斜面从顶端由静止下滑，求它滑的光滑斜面从顶端由静止下滑，求它滑到底端时的速度大小到底端时的速度大小.H解：由动能定理得解：由动能定理得 mgH= mV221V=gH2若物体沿高若物体沿高H的光滑曲面从顶端由静止下滑，结果如何？的光滑曲面从顶端由静止下滑，结果如何？仍由动能定理得仍由动能定理得 mgH= mV221V=gH2注意：速度不一定相同注意：速度不一定相同若由若由H高处自由下落，结果如何呢？高处自由下落，结果如何呢？仍为仍为 V=gH2 s1s2L例例5. 质量为质量为m的物体从高的物体从高h的斜面上由静止开始滑下，的斜面上由静止开始滑下，经过一段水平距离后停止经过一段水平距离后停止. 若斜面及水平面与物体间的若斜面及水平面与物体间的动摩擦因数相同，整个过程中物体的水平位移为动摩擦因数相同，整个过程中物体的水平位移为s ，求证：求证： =h/sBAhs物体从物体从A到到B过程，由动能定理得：过程，由动能定理得：WG +Wf =0mgh mg cos L mg s2 =0mgh mg s1 mg s2 =0mgh mg s =0 =h/s