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1、第四章 机械能和能源第三节探究外力做功与物体动能变化的关系课时2动能定理及应用学习目标1.能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义.2.能应用动能定理解决简单的问题.动能定理动能定理1.推导：合力对物体所做功与动能变化的关系.如图1所示，质量为m的物体，在一恒定拉力F作用下，以初速度v1开始沿水平面运动，经位移s后速度增加到v2，已知物体与水平面的摩擦力恒为f.图1(1)外力做的总功：W.(2)由牛顿第二定律得：Ff .(Ff)sma(3)由运动学公式得：s_.由以上式子求得：W_.2.内容：合力对物体所做的功等于 .3.表达式：W .4.适用范围：既适用于恒力做功，也
2、适用于 .既适用于直线运动，也适用于 .物体动能的变化Ek2Ek1变力做功曲线运动答案即学即用即学即用1.判断下列说法的正误判断下列说法的正误.(1)合外力为零，物体的动能一定不会变化合外力为零，物体的动能一定不会变化.()(2)合外力不为零，物体的动能一定会变化合外力不为零，物体的动能一定会变化.()(3)物体动能增加，则它的合外力一定做正功物体动能增加，则它的合外力一定做正功.()(4)合外力对物体做负功，物体的动能可能不变合外力对物体做负功，物体的动能可能不变.()2.在光滑水平面上，质量为2 kg的物体以2 m/s的速度向东运动，若对它施加一向西的力F使它停下来，则该外力对物体做的功是
3、_.4 J动能定理的理解动能定理的理解观察探究观察探究歼歼15战战机机是是我我国国自自主主研研发发的的第第一一款款舰舰载载战斗机，如图战斗机，如图1所示。所示。(1)歼歼15战战机机起起飞飞时时，合合力力对对战战机机做做什什么么功？战机动能怎么变化？功？战机动能怎么变化？(2)歼歼15战战机机着着舰舰时时，战战机机动动能能怎怎么么变变化化？合合力力对对战战机机做做什什么么功功？增增加加阻阻拦拦索索的的原原因是什么？因是什么？图图2答案答案(1)合力做正功。动能变大。合力做正功。动能变大。(2)动动能能减减小小。合合力力做做负负功功。对对战战机机做做负负功功更更多多，让让战战机机尽尽快快停停下来
4、。下来。探究归纳探究归纳1.对动能定理的理解对动能定理的理解(2)W表示这个过程中合力做的功，它等于各力做功的代数和。表示这个过程中合力做的功，它等于各力做功的代数和。2.物物理理意意义义：动动能能定定理理指指出出了了合合力力对对物物体体所所做做的的总总功功与与物物体体动动能能变化之间的关系，即：变化之间的关系，即：若若合合力力做做正正功功，物物体体的的动动能能增增加加，若若合合力力做做负负功功，物物体体的的动动能减小，做了多少功，动能就变化多少。能减小，做了多少功，动能就变化多少。3.实实质质：动动能能定定理理从从能能量量变变化化的的角角度度反反映映了了力力改改变变运运动动的的状状态态时时，
5、在空间上的累积效果。在空间上的累积效果。例例1 下下列列关关于于运运动动物物体体的的合合外外力力做做功功和和动动能能、速速度度变变化化的的关关系系，正确的是正确的是()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物体的动能不变，所受的合外力必定为零解解析析力力是是改改变物物体体速速度度的的原原因因，物物体体做做变速速运运动时，合合外外
6、力力一一定定不不为零零，但但合合外外力力不不为零零时，做做功功可可能能为零零，动能能可可能能不不变，A、B错误；物物体体的的合合外外力力做做功功，它它的的动能能一一定定变化化，速速度度大大小小也也一一定定变化化，C正正确确；物物体体的的动能能不不变，所所受受合合外外力力做功一定做功一定为零，但合外力不一定零，但合外力不一定为零，零，D错误。答案答案C针针对对训训练练1(多多选)质质点点在在恒恒力力作作用用下下，从从静静止止开开始始做做匀匀加加速速直直线运动，则质点的动能线运动，则质点的动能()A.与它通过的位移成正比与它通过的位移成正比B.与它通过的位移的平方成正比与它通过的位移的平方成正比C
7、.与它运动的时间成正比与它运动的时间成正比D.与它运动的时间的平方成正比与它运动的时间的平方成正比答案答案AD动能定理的应用动能定理的应用观察探究观察探究如如图图2所所示示，物物体体(可可视视为为质质点点)从从长长为为L、倾倾角角为为的的光光滑滑斜斜面面顶端由静止滑下。顶端由静止滑下。(1)物体受几个力作用？各做什么功？怎么求合力的功？物体受几个力作用？各做什么功？怎么求合力的功？(2)如如何何求求物物体体到到达达斜斜面面底底端端时时的的速速度度大大小小？能能用用多多种种方方法法求求解物体到达斜面底端时的速度大小吗？哪种方法简单？解物体到达斜面底端时的速度大小吗？哪种方法简单？图图3答案答案(
8、1)物体受重力、支持力两个力的作用，如图所示。物体受重力、支持力两个力的作用，如图所示。探究归纳探究归纳1.动力学问题两种解法的比较动力学问题两种解法的比较牛顿运动定律、运动学公牛顿运动定律、运动学公式结合法式结合法动能定理动能定理适用条适用条件件只能研究在恒力作用下物只能研究在恒力作用下物体做直线运动的情况体做直线运动的情况对于物体在恒力或变力作对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线运动或用下，物体做直线运动或曲线运动均适用曲线运动均适用应用方应用方法法要考虑运动过程的每一个要考虑运动过程的每一个细节细节只考虑各力的做功情况及只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能初、末状态的动能运算方运算方
9、法法矢量运算矢量运算代数运算代数运算相同点相同点 确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析两两种种思思路路对对比比可可以以看看出出应应用用动动能能定定理理解解题题不不涉涉及及加加速速度度、时时间，运算简单，不易出错。间，运算简单，不易出错。2.应用动能定理解题的步骤应用动能定理解题的步骤(1)确确定定研研究究对对象象和和研研究究过过程程(研研究究对对象象一一般般为为单单个个物物体体或或相相对静止的物体组成的系统对静止的物体组成的系统)。(2)对研究对象进行受力分析对研究对象进行受力分析(注意哪些力做功或不做功注意哪些力做功或不做功)。(3)确
10、定合外力对物体做的功确定合外力对物体做的功(注意功的正负注意功的正负)。(4)确定物体的初、末动能确定物体的初、末动能(注意动能增量是末动能减初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。根据动能定理列式、求解。例例2 如如图图3所所示示，物物体体在在离离斜斜面面底底端端5 m处处由由静静止止开开始始下下滑滑，然然后后滑滑上上与与斜斜面面平平滑滑连连接接的的水水平平面面，若若物物体体与与斜斜面面及及水水平平面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数均均为为0.4，斜斜面面倾倾角角为为37。求求物物体体能能在在水水平平面面上上滑行的距离滑行的距离(sin 370.6，cos 370.
11、8)。图4解析解析对物体在斜面上和水平面上受力分析如物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示。所示。方方法法一一分分过程程列列方方程程：设物物体体滑滑到到斜斜面面底底端端时的的速速度度大大小小为v，物体下滑，物体下滑阶段段N1mgcos 37，故故f1N1mgcos 37。由由动能定理得能定理得答案答案3.5 m1.动能定理应用中的研究对象一般为单个物体。2.动能定理的研究过程既可以是运动过程中的某一阶段，也可以是运动全过程。3.通常情况下，某问题若涉及时间或过程的细节，要用牛顿运动定律去解决；某问题若不考虑具体细节、状态或时间，如物体做曲线运动、受力为变力等情况，一般要用动能定理去解决。题后反思课堂小结课堂小结