动能定理知识点总结

2023-06-23 版权声明 我要投稿

总结是一种事后记录方式,针对于工作结束情况、项目完成情况等,将整个过程中的经验、问题进行记录,并在切实与认真分析后,整理成一份详细的报告。如何采用正确的总结格式,写出客观的总结呢?以下是小编整理的关于《动能定理知识点总结》,仅供参考,大家一起来看看吧。

第1篇:动能定理知识点总结

动能定理的知识点总结

物理是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结的学科。下面给大家整理了动能定理的知识点总结,欢迎阅读!

1、什么是动能?它与哪些因素有关?

物体由于运动而具有的能叫动能,它与物体的质量和速度有关。

下面通过举例表明:运动物体可对外做功,质量和速度越大,动能越大,物体对外做功的能力也越强。所以说动能是表征运动物体做功的一种能力。

2、动能公式

动能与质量和速度的定量关系如何呢?我们知道,功与能密切相关。因此我们可以通过做功来研究能量。外力对物体做功使物体运动而具有动能。下面我们就通过这个途径研究一个运动物体的动能是多少。

列出问题,引导学生回答:

光滑水平面上一物体原来静止,质量为m,此时动能是多少?(因为物体没有运动,所以没有动能)。在恒定外力F作用下,物体发生一段位移s,得到速度v(如图1),这个过程中外力做功多少?物体获得了多少动能?

样我们就得到了动能与质量和速度的定量关系:

物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。用Ek表示动能,则计算动能的公式为:

由以上推导过程可以看出,动能与功一样,也是标量,不受速度方向的影响。它在国际单位制中的单位也是焦耳(J)。一个物体处于某一确定运动状态,它的动能也就对应于某一确定值,因此动能是状态量。

下面通过一个简单的例子,加深同学对动能概念及公式的理解。

试比较下列每种情况下,甲、乙两物体的动能:(除下列点外,其他情况相同)

①物体甲的速度是乙的两倍;②物体甲向北运动,乙向南运动;

③物体甲做直线运动,乙做曲线运动;④物体甲的质量是乙的一半。

在学生得出正确答案后总结:动能是标量,与速度方向无关;动能与速度的平方成正比,因此速度对动能的影响更大。

3、动能定理

(1)动能定理的推导

将刚才推导动能公式的例子改动一下:假设物体原来就具有速度v1,且水平面存在摩擦力f,在外力F作用下,经过一段位移s,速度达到v2,如图2,则此过程中,外力做功与动能间又存在什么关系呢?

外力F做功:W1=Fs

摩擦力f做功:W2=-fs

可见,外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量。其中F与物体运动同向,它做的功使物体动能增大;f与物体运动反向,它做的功使物体动能减少。它们共同作用的结果,导致了物体动能的变化。

将上述问题再推广一步:若物体同时受几个方向任意的外力作用,情况又如何呢?引导学生推导出正确结论并板书:

外力对物体所做的总功等于物体动能的增加,这个结论叫动能定理。

用W总表示外力对物体做的总功,用Ek1表示物体初态的动能,用Ek2表示末态动能,则动能定理表示为:

(2)对动能定理的理解

动能定理是学生新接触的力学中又一条重要规律,应立即通过举例及分析加深对它的理解。

a、对外力对物体做的总功的理解

有的力促进物体运动,而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分,总功指的是各外力做功的代数和;又因为W总=W1+W2+?=F1·s+F2·s+?=F合·s,所以总功也可理解为合外力的功。

b、对该定理标量性的认识

因动能定理中各项均为标量,因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中,合外力方向指向圆心,与位移方向始终保持垂直,所以合外力做功为零,动能变化亦为零,并不因速度方向改变而改变。

c、对定理中“增加”一词的理解

由于外力做功可正、可负,因此物体在一运动过程中动能可增加,也可能减少。因而定理中“增加”一词,并不表示动能一定增大,它的确切含义为末态与初态的动能差,或称为“改变量”。数值可正,可负。

d、对状态与过程关系的理解

功是伴随一个物理过程而产生的,是过程量;而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。

4、例题讲解或讨论

主要针对本节重点难点——动能定理,适当举例,加深学生对该定理的理解,提高应用能力。

1、一物体做变速运动时,下列说法正确的是 [ ]

A、合外力一定对物体做功,使物体动能改变

B、物体所受合外力一定不为零

C、合外力一定对物体做功,但物体动能可能不变

D、物体加速度一定不为零

此例主要考察学生对涉及力、速度、加速度、功和动能各物理量的牛顿定律和动能定理的理解。只要考虑到匀速圆周运动的例子,很容易得到正确答案B、D。

2、在水平放置的长直木板槽中,一木块以6.0m/s的初速度开始滑动。滑行4.0m后速度减为4.0m/s,若木板糟粗糙程度处处相同,此后木块还可以向前滑行多远?

此例是为加深学生对负功使动能减少的印象,需正确表示动能定理中各物理量的正负。解题过程如下:

设木板槽对木块摩擦力为f,木块质量为m,据题意使用动能定理有:

二式联立可得:s2=3.2m,即木块还可滑行3.2m。

此题也可用运动学公式和牛顿定律来求解,但过程较繁,建议布置学生课后作业,并比较两种方法的优劣,看出动能定理的优势。

3、如图3,在水平恒力F作用下,物体沿光滑曲面从高为h1的A处运动到高为h2的B处,若在A处的速度为vA,B处速度为vB,则AB的水平距离为多大?

可先让学生用牛顿定律考虑,遇到困难后,再指导使用动能定理。

A到B过程中,物体受水平恒力F,支持力N和重力mg的作用。三个力做功分别为Fs,0和-mg(h2-h1),所以动能定理写为:

从此例可以看出,以我们现在的知识水平,牛顿定律无能为力的问题,动能定理可以很方便地解决,其关键就在于动能定理不计运动过程中瞬时细节。

通过以上三例总结一下动能定理的应用步骤:

(1)明确研究对象及所研究的物理过程。

(2)对研究对象进行受力分析,并确定各力所做的功,求出这些力的功的代数和。

(3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示),根据动能定理列出方程

W总=Ek2—Ek

1(4)求解方程、分析结果

我们用上述步骤再分析一道例题。

4、如图4所示,用细绳连接的A、B两物体质量相等, A位于倾角为30°的斜面上,细绳跨过定滑轮后使A、B均保持静止,然后释放,设A与斜面间的滑动摩擦力为A受重力的0.3倍,不计滑轮质量和摩擦,求B下降1m时的速度多大。

让学生自由选择研究对象,那么可能有的同学分别选择A、B为研究对象,而有了则将A、B看成一个整体来分析,分别请两位方法不同的学生在黑板上写出解题过程:

三式联立解得:v=1.4m/s

解法二:将A、B看成一整体。(因二者速度、加速度大小均一样),此时拉力T为内力,求外力做功时不计,则动能定理写为:

f=0.3mg

二式联立解得:v=1.4m/s

可见,结论是一致的,而方法二中受力体的选择使解题过程简化,因而在使用动能定理时要适当选取研究对象。

第2篇:动能定理机械能守恒定律知识点例题(精)

1. 动能、动能定理 2. 机械能守恒定律

【要点扫描】

动能 动能定理

-、动能

如果-个物体能对外做功,我们就说这个物体具有能量.物体由于运动而具有的能.Ek=mv2,其大小与参照系的选取有关.动能是描述物体运动状态的物理量.是相对量。

二、动能定理

做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量. W1+W2+W3+„„=?mvt2-?mv02

1、反映了物体动能的变化与引起变化的原因——力对物体所做功之间的因果关系.可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能的减小.所以正功是加号,负功是减号。

2、“增量”是末动能减初动能.ΔEK>0表示动能增加,ΔEK<0表示动能减小.

3、动能定理适用于单个物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理.由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化.在动能定理中.总功指各外力对物体做功的代数和.这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等.

4、各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不同时,分别求各力做的功,然后求代数和.

5、力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式.但动能定理是标量式.功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解.故动能定理无分量式.在处理-些问题时,可在某-方向应用动能定理.

6、动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于外力为变力及物体作曲线运动的情况.即动能定理对恒力、变力做功都适用;直线运动与曲线运动也均适用.

7、对动能定理中的位移与速度必须相对同-参照物.

三、由牛顿第二定律与运动学公式推出动能定理

设物体的质量为m,在恒力F作用下,通过位移为s,其速度由v0变为vt,则:

根据牛顿第二定律F=ma„„① 根据运动学公式2as=vt2―v02„„②

由①②得:Fs=mvt2-mv02

四、应用动能定理可解决的问题

恒力作用下的匀变速直线运动,凡不涉及加速度和时间的问题,利用动能定理求解-般比用牛顿定律及运动学公式求解要简单得多.用动能定理还能解决-些在中学应用牛顿定律难以解决的变力做功的问题、曲线运动的问题等.

机械能守恒定律

-、机械能

1、由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能叫做势能.如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等.

(1)物体由于受到重力作用而具有重力势能,表达式为 EP=mgh.式中h是物体到零重力势能面的高度. (2)重力势能是物体与地球系统共有的.只有在零势能参考面确定之后,物体的重力势能才有确定的值,若物体在零势能参考面上方高 h处其重力势能为EP=mgh,若物体在零势能参考面下方低h处其重力势能为 EP=-mgh,“-”不表示方向,表示比零势能参考面的势能小,显然零势能参考面选择的不同,同-物体在同-位置的重力势能的多少也就不同,所以重力势能是相对的.通常在不明确指出的情况下,都是以地面为零势面的.但应特别注意的是,当物体的位置改变时,其重力势能的变化量与零势面如何选取无关.在实际问题中我们更会关心的是重力势能的变化量.

(3)弹性势能,发生弹性形变的物体而具有的势能.高中阶段不要求具体利用公式计算弹性势能,但往往要根据功能关系利用其他形式能量的变化来求得弹性势能的变化或某位置的弹性势能.

2、重力做功与重力势能的关系:重力做功等于重力势能的减少量WG=ΔEP减=EP初-EP末,克服重力做功等于重力势能的增加量W克=ΔEP增=EP末—EP初 应特别注意:重力做功只能使重力势能与动能相互转化,不能引起物体机械能的变化.

3、动能和势能(重力势能与弹性势能)统称为机械能.

二、机械能守恒定律

1、内容:在只有重力(和弹簧的弹力)做功的情况下,物体的动能和势能发生相互转化,但机械能的总量保持不变.

2、机械能守恒的条件

(1)对某-物体,若只有重力(或弹簧弹力)做功,其他力不做功(或其他力做功的代数和为零),则该物体机械能守恒.

(2)对某-系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势能的相互转化,系统和外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转变为其他形式的能,则系统机械能守恒.

3、表达形式:EK1+Epl=Ek2+EP2

(1)我们解题时往往选择的是与题目所述条件或所求结果相关的某两个状态或某几个状态建立方程式.此表达式中EP是相对的.建立方程时必须选择合适的零势能参考面.且每-状态的EP都应是对同-参考面而言的.

(2)其他表达方式,ΔEP=-ΔEK,系统重力势能的增量等于系统动能的减少量. (3)ΔEa=-ΔEb,将系统分为a、b两部分,a部分机械能的增量等于另-部分b的机械能的减少量,

三、判断机械能是否守恒

首先应特别提醒注意的是,机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零,更不是合外力等于零,例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中,合外力的功及合外力都是零,但系统在克服内部阻力做功,将部分机械能转化为内能,因而机械能的总量在减少.

(1)用做功来判断:分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒;

(2)用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系机械能守恒.

(3)对-些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等除非题目的特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能不守恒

【规律方法】

动能 动能定理

【例1】如图所示,质量为m的物体与转台之间的摩擦系数为μ,物体与转轴间距离为R,物体随转台由静止开始转动,当转速增加到某值时,物体开始在转台上滑动,此时转台已开始匀速转动,这过程中摩擦力对物体做功为多少?

解析:物体开始滑动时,物体与转台间已达到最大静摩擦力,这里认为就是滑动摩擦力μmg.

根据牛顿第二定律μmg=mv2/R„„① 由动能定理得:W=?mv2 „„②

由①②得:W=?μmgR,所以在这-过程摩擦力做功为?μmgR 点评:(1)-些变力做功,不能用 W=Fscos求,应当善于用动能定理. (2)应用动能定理解题时,在分析过程的基础上无须深究物体的运动状态过程中变化的细节,只须考虑整个过程的功量及过程始末的动能.若过程包含了几个运动性质不同的分过程.既可分段考虑,也可整个过程考虑.但求功时,有些力不是全过程都作用的,必须根据不同情况分别对待求出总功.计算时要把各力的功连同符号(正负)-同代入公式.

【例2】-质量为m的物体.从h高处由静止落下,然后陷入泥土中深度为Δh后静止,求阻力做功为多少?

提示:整个过程动能增量为零,则根据动能定理mg(h+Δh)-Wf=0 所以Wf=mg(h+Δh) 答案:mg(h+Δh)

(一)动能定理应用的基本步骤

应用动能定理涉及-个过程,两个状态.所谓-个过程是指做功过程,应明确该过程各外力所做的总功;两个状态是指初末两个状态的动能.

动能定理应用的基本步骤是:

①选取研究对象,明确并分析运动过程.

②分析受力及各力做功的情况,受哪些力?每个力是否做功?在哪段位移过程中做功?正功?负功?做多少功?求出代数和.

③明确过程始末状态的动能Ek1及EK2 ④列方程 W=解.

【例3】总质量为M的列车沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节,司机发觉时,机车已行驶了L的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力,设阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的,当列车的两部分都停止时,它们的距离是多少? -

,必要时注意分析题目的潜在条件,补充方程进行求解析:此题用动能定理求解比用运动学结合牛顿第二定律求解简单.先画出草图如图所示,标明各部分运动位移(要重视画草图);对车头,脱钩前后的全过程,根据动能定理便可解得.

FL-μ(M-m)gs1=-?(M-m)v02

对末节车厢,根据动能定理有-μmgs2=-mv02 而Δs=s1-s2

由于原来列车匀速运动,所以F=μMg. 以上方程联立解得Δs=ML/(M-m).

说明:对有关两个或两个以上的有相互作用、有相对运动的物体的动力学问题,应用动能定理求解会很方便.最基本方法是对每个物体分别应用动能定理列方程,再寻找两物体在受力、运动上的联系,列出方程解方程组.

(二)应用动能定理的优越性

(1)由于动能定理反映的是物体两个状态的动能变化与其合力所做功的量值关系,所以对由初始状态到终止状态这-过程中物体运动性质、运动轨迹、做功的力是恒力还是变力等诸多问题不必加以追究,就是说应用动能定理不受这些问题的限制.

(2)-般来说,用牛顿第二定律和运动学知识求解的问题,用动能定理也可以求解,而且往往用动能定理求解简捷.可是,有些用动能定理能够求解的问题,应用牛顿第二定律和运动学知识却无法求解.可以说,熟练地应用动能定理求解问题,是-种高层次的思维和方法,应该增强用动能定理解题的主动意识. (3)用动能定理可求变力所做的功.在某些问题中,由于力F的大小、方向的变化,不能直接用W=Fscosα求出变力做功的值,但可由动能定理求解. 【例4】如图所示,质量为m的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑水平面上做匀速圆周运动,拉力为某个值F时,转动半径为R,当拉力逐渐减小到F/4时,物体仍做匀速圆周运动,半径为2R,则外力对物体所做的功的大小是:

A. B. C. D. 零

解析:设当绳的拉力为F时,小球做匀速圆周运动的线速度为v1,则有 F=mv12/R„„①

当绳的拉力减为F/4时,小球做匀速圆周运动的线速度为v2,则有 F/4=mv22/2R„„②

在绳的拉力由F减为F/4的过程中,绳的拉力所做的功为W=?mv22-?mv12=-?FR 所以,绳的拉力所做的功的大小为FR/4,A选项正确. 说明:用动能定理求变力功是非常有效且普遍适用的方法.

【例5】质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供,不含重力).今测得当飞机在水平方向的位移为L时,它的上升高度为h,求(1)飞机受到的升力大小?(2)从起飞到上升至h高度的过程中升力所做的功及在高度h处飞机的动能? 解析:(1)飞机水平速度不变,L= v0t,竖直方向的加速度恒定,h=?at2,消去t即得

由牛顿第二定律得:F=mg+ma= (2)升力做功W=Fh=

在h处,vt=at=

(三)应用动能定理要注意的问题

注意1:由于动能的大小与参照物的选择有关,而动能定理是从牛顿运动定律和运动学规律的基础上推导出来,因此应用动能定理解题时,动能的大小应选取地球或相对地球做匀速直线运动的物体作参照物来确定.

【例6】如图所示质量为1kg的小物块以5m/s的初速度滑上-块原来静止在水平面上的木板,木板质量为4kg,木板与水平面间动摩擦因数是0.02,经过2s以后,木块从木板另-端以1m/s相对于地面的速度滑出,g取10m/s,求这-过程中木板的位移.

解析:设木块与木板间摩擦力大小为f1,木板与地面间摩擦力大小为f2. 对木块:-f1t=mvt-mv0,得f1=2 N 对木板:(fl-f2)t=Mv,f2=μ(m+ M)g 得v=0.5m/s 对木板:(fl-f2)s=?Mv2,得 s=0.5 m 答案:0.5 m 注意2:用动能定理求变力做功,在某些问题中由于力F的大小的变化或方向变化,所以不能直接由W=Fscosα求出变力做功的值.此时可由其做功的结果——动能的变化来求变力F所做的功. 【例7】质量为m的小球被系在轻绳-端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,运动过程中小球受到空气阻力的作用.设某-时刻小球通过轨道的最低点,此时绳子的张力为7mg,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为( ) A、mgR/4 B、mgR/3 C、mgR/2 D、mgR 解析:小球在圆周运动最低点时,设速度为v1,则 7mg-mg=mv12/R„„①

设小球恰能过最高点的速度为v2,则 mg=mv22/R„„②

设过半个圆周的过程中小球克服空气阻力所做的功为W,由动能定理得: -mg2R-W=?mv22-?mv12„„③ 由以上三式解得W=mgR/2. 答案:C 说明:该题中空气阻力-般是变化的,又不知其大小关系,故只能根据动能定理求功,而应用动能定理时初、末两个状态的动能又要根据圆周运动求得不能直接套用,这往往是该类题目的特点.

机械能守恒定律

(一)单个物体在变速运动中的机械能守恒问题

【例1】如图所示,桌面与地面距离为H,小球自离桌面高h处由静止落下,不计空气阻力,则小球触地的瞬间机械能为(设桌面为零势面)( ) A、mgh; B、mgH; C、mg(H+h); D、mg(H-h)

解析:这-过程机械能守恒,以桌面为零势面,E初=mgh,所以着地时也为mgh,有的学生对此接受不了,可以这样想,E初=mgh ,末为 E末=?mv2-mgH,而?mv2=mg(H+h)由此两式可得:E末=mgh

答案:A

【例2】如图所示,-个光滑的水平轨道AB与光滑的圆轨道BCD连接,其中圆轨道在竖直平面内,半径为R,B为最低点,D为最高点.-个质量为m的小球以初速度v0沿AB运动,刚好能通过最高点D,则( )

A、小球质量越大,所需初速度v0越大

B、圆轨道半径越大,所需初速度v0越大

C、初速度v0与小球质量m、轨道半径R无关

D、小球质量m和轨道半径R同时增大,有可能不用增大初速度v0

解析:球通过最高点的最小速度为v,有mg=mv2/R,v=

这是刚好通过最高点的条件,根据机械能守恒,在最低点的速度v0应满足?m v02=mg2R+?mv2,v0=

(二)系统机械能守恒问题

【例3】如图,斜面与半径R=2.5m的竖直半圆组成光滑轨道,-个小球从A点斜向上抛,并在半圆最高点D水平进入轨道,然后沿斜面向上,最大高度达到h=10m,求小球抛出的速度和位置.

答案:B

解析:小球从A到D的逆运动为平抛运动,由机械能守恒,平抛初速度vD为mgh—mg2R=?mvD2;

所以A到D的水平距离为由机械能守恒得A点的速度v0为mgh=?mv02;

由于平抛运动的水平速度不变,则vD=v0cosθ,所以,仰角为

【例4】如图所示,总长为L的光滑匀质的铁链,跨过-光滑的轻质小定滑轮,开始时底端相齐,当略有扰动时,某-端下落,则铁链刚脱离滑轮的瞬间,其速度多大?

解析:铁链的-端上升,-端下落是变质量问题,利用牛顿定律求解比较麻烦,也超出了中学物理大纲的要求.但由题目的叙述可知铁链的重心位置变化过程只有重力做功,或“光滑”提示我们无机械能与其他形式的能转化,则机械能守恒,这个题目我们用机械能守恒定律的总量不变表达式E2=El,和增量表达式ΔEP=-ΔEK分别给出解答,以利于同学分析比较掌握其各自的特点. (1)设铁链单位长度的质量为P,且选铁链的初态的重心位置所在水平面为参考面,则初态E1=0 滑离滑轮时为终态,重心离参考面距离L/4,EP=-PLgL/4 Ek2=Lv2即终态E2=-PLgL/4+PLv2

由机械能守恒定律得E2= E1有-PLgL/4+PLv2=0,所以v=

(2)利用ΔEP=-ΔEK,求解:初态至终态重力势能减少,重心下降L/4,重力势能减少-ΔEP= PLgL/4,动能增量ΔEK=PLv2,所以v=

点评:(1)对绳索、链条这类的物体,由于在考查过程中常发生形变,其重心位置对物体来说,不是固定不变的,能否确定其重心的位置则是解决这类问题的关键,顺便指出的是均匀质量分布的规则物体常以重心的位置来确定物体的重力势能.此题初态的重心位置不在滑轮的顶点,由于滑轮很小,可视作对折来求重心,也可分段考虑求出各部分的重力势能后求出代数和作为总的重力势能.至于零势能参考面可任意选取,但以系统初末态重力势能便于表示为宜.

(2)此题也可以用等效法求解,铁链脱离滑轮时重力势能减少,等效为-半铁链至另-半下端时重力势能的减少,然后利用ΔEP=-ΔEK求解,留给同学们思考.

【模拟试题】

1、某地强风的风速约为v=20m/s,设空气密度ρ=1.3kg/m3,如果把通过横截面积=20m2风的动能全部转化为电能,则利用上述已知量计算电功率的公式应为P=_________,大小约为_____W(取-位有效数字)

2、两个人要将质量M=1000 kg的小车沿-小型铁轨推上长L=5 m,高h=1 m的斜坡顶端.已知车在任何情况下所受的摩擦阻力恒为车重的0.12倍,两人能发挥的最大推力各为800 N。水平轨道足够长,在不允许使用别的工具的情况下,两人能否将车刚好推到坡顶?如果能应如何办?(要求写出分析和计算过2程)(g取10 m/s )

3、如图所示,两个完全相同的质量为m的木板A、B置于水平地面上它们的间距s =2.88m.质量为2m 、大小可忽略的物块C置于A板的左端. C与A之间的动摩擦因数为μ1=0.22,A、B与水平地面的动摩擦因数为μ2=0.10, 最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力. 开始时, 三个物体处于静止状态.现给C施加-个水平向右,大小为

的恒力F, 假定木板A、B碰撞时间极短且碰撞后粘连在-起.要使C最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少?

4、对-个系统,下面说法正确的是( )

A、受到合外力为零时,系统机械能守恒

B、系统受到除重力弹力以外的力做功为零时,系统的机械能守恒

C、只有系统内部的重力弹力做功时,系统的机械能守恒 D、除重力弹力以外的力只要对系统作用,则系统的机械能就不守恒

5、如图所示,在光滑的水平面上放-质量为M=96.4kg的木箱,用细绳跨过定滑轮O与-质量为m=10kg的重物相连,已知木箱到定滑轮的绳长AO=8m,OA绳与水平方向成30°角,重物距地面高度h=3m,开始时让它们处于静止状态.不计绳的质量及-切摩擦,g取10 m/s2,将重物无初速度释放,当它落地的瞬间木箱的速度多大?

6、-根细绳不可伸长,通过定滑轮,两端系有质量为M和m的小球,且M=2m,开始时用手握住M,使M与m离地高度均为h并处于静止状态.求:(1)当M由静止释放下落h高时的速度.(2)设M落地即静止运动,求m离地的最大高度。(h远小于半绳长,绳与滑轮质量及各种摩擦均不计)

【试题答案】

1、

2、解析:小车在轨道上运动时所受摩擦力为f f=μMg=0.12×1000×10N=1200 N 两人的最大推力F=2×800 N=1600 N F>f,人可在水平轨道上推动小车加速运动,但小车在斜坡上时f+Mgsinθ=1200 N+10000·1/5N=3200 N>F=1600 N 可见两人不可能将小车直接由静止沿坡底推至坡顶.

若两人先让小车在水平轨道上加速运动,再冲上斜坡减速运动,小车在水平轨道上运动最小距离为s (F-f)s+FL-fL-Mgh=0

答案:能将车刚好推到坡顶,先在水平面上推20 m,再推上斜坡.

3、分析:这题重点是分析运动过程,我们必须看到A、B碰撞前A、C是相对静止的,A、B碰撞后A、B速度相同,且作加速运动,而C的速度比A、B大,作减速运动,最终A、B、C达到相同的速度,此过程中当C恰好从A的左端运动到B的右端的时候,两块木板的总长度最短。

解答:设l为A或B板的长度,A、C之间的滑动摩擦力大小为f1,A与水平面的滑动摩擦力大小为f

2∵μ1=0.22。 μ2=0.10 ∴„„ ①

且 „② -开始A和C保持相对静止,在F的作用下向右加速运动。

有 „③

A、B两木板的碰撞瞬间,内力的冲量远大于外力的冲量。由动量守恒定律得

mv1=(m+m)v2 „④

碰撞结束后到三个物体达到共同速度的相互作用过程中,设木板向前移动的位移为s1. 选三个物体构成的整体为研究对象,外力之和为零,则

„⑤

设A、B系统与水平地面之间的滑动摩擦力大小为f3。对A、B系统,由动能定理

„ ⑥

„⑦

对C物体,由动能定理由以上各式,再代入数据可得l=0.3(m)

„„„ ⑧

4、解析:A,系统受到合外力为零时,系统动量守恒,但机械能就不-定守恒, 答案:C

5、解析:本题中重物m和木箱M的动能均来源于重物的重力势能,只是m和M的速率不等. 根据题意,m,M和地球组成的系统机械能守恒,选取水平面为零势能面,有mgh=?mv+?Mv

从题中可知,O距M之间的距离为 h/=OAsin30°=4 m 当m落地瞬间,OA绳与水平方向夹角为α,则cosα==4/5 而m的速度vm等于vM沿绳的分速度,如图所示,则有 vm=vMcosα

所以,联立解得vM=

m/s 答案:m/ s

6、解:(1)在M落地之前,系统机械能守恒(M-m)gh=(M+m)v2,

(2)M落地之后,m做竖直上抛运动,机械能守恒.有: mv2=mgh/;h/=h/3

离地的最大高度为:H=2h+h/=7h/3

第3篇:高一物理《动能、动能定理》教案

曾小康

【课 题】动能、动能定理 【课时安排】二课时。

【教学目的】

1、理解动能的概念,会用动能的定义式进行计算。

2、理解动能定理及其推导过程。

3、知道动能定理的适用条件,会用动能定理进行计算。

【教学重点】动能和动能定理及其简单的应用。 【教学难点】动能和动量的区别,对动能定理的理解。 【教学方法】讲授、实验、推理法。

【教学用具】斜面、滑块、铁球、木球、三角板、小黑板。 【教学过程】复习提问:

1、功和能

2、动量

[学生活动] 略 [教师小结] 略 讲授新课:

[引 言] 我们已知道,物体由于运动而具有的能量叫动能,物体的动能跟物体的质量和速度都有关系,定性地来看,物体的质量越大,速度越大,物体的动能就越大,在本节的教学中我们将定量地表达物体的动能,同时寻找出决定物体动能变化的物理量。

[板 书]

一、动能

[板 书]

1、动能的概念:物体由于运动而具有的能量叫做动能,用EK表示。 [板 书]

2、动能的定量表达:EK=2mv

12 [讲 述] 设质量为m的物体放在光滑水平面上,在恒定水平合外力F的作用下,由静止开始移动距离s,速度达v,则由

1v22[板 书] F=ma和v=2as得F=m·2s,即Fs=2mv, 2[讲 述] 从功和能的关系可知,此式表示F做功F·s使原静止的物体(没有动能)具有了跟运动相对应的能量2mv。所以物体的动能:EK=2mv [演 示] 定性验证动能跟质量和速度有关

[讲 述] ①把滑块B放在斜面水平部分,让滑块A从斜面上不同高度处滑下,与滑块B相碰推动滑块B做功,因滑块A下滑高度不同,与滑块B相碰时速度不同,对滑块B做功也不同,可定性看出,滑块A动能随速度的增大而增大。

1

212[讲 述] ②让质量不同的滑块A,从斜面同一高度滑下,

与水平面上的滑块B相碰推动滑块B做功,可定性得到,滑块A的质量越大动能也越大。

[板 书] (1)动能是状态量:对给定的物体,某状态下的速度决定了该状态下的动能(与速度方向无关)。

[板 书] (2)动能是标量,无负值。

[板 书] (3)动能的单位:与功的单位相同,是焦耳,简称焦,符号为J,1kg·m/s=1J。 [板 书] (4)动能具有相对性,参考系不同,速度不同,所以动能也不同,一般都以地面为参考系。

[板 书]

3、动能与动量

p2[板 书] (1)联系:动能和动量都是状态量,且动能与动量大小间满足关系EK=2m或

22p=2mEK

[板 书] (2)区别:

[板 书] ①定义表达不同:动能EK=2mv;动量p=mv,并且单位也不同。

[板 书] ②确定要素不同:动能是标量,只有大小;动量是矢量,有大小且有方向。 [板 书] ③增量的计算不同:动能增量计算采用代数法,动量增量计算采用矢量法。 [板 书] ④物理意义不同:动能变化用功来量度,动量变化用冲量来量度。 [板 书]

二、动能定理 [板 书]

1、推导

[讲 述] 设物体质量为m,初速度v1,在与运动方向相同的恒力F的作用下沿光滑水平面发生一段位移s,速度增至v2,如图所示,在这过程中力F做功W=Fs。

[板 书] 根据牛顿第二定律F=ma和运动学公式V22-V12=2as

22v2v111得W=Fs=ma2m=2mV22-2mV12,

12即:W=Ek2-Ek1

[板 书] 动能定理:合外力做的功等于物体动能的变化(增量)W=Ek2-Ek1。

[讲 述] 注意:动能定理我们虽然是从物体受恒力作用沿直线运动的条件下推导而得,但可证明,当外力是变力,物体做曲线运动时仍成立。

[板 书] 例题:一架喷气式飞机,质量m=5.0×10kg,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s=5.3×10m时,达到起飞速度v=60m/s,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k=0.02),求飞机受到的牵引力。

[讲 述] 分析:飞机原来是静止的,初动能Ek1=0,飞机在水平方向受到的外力是牵引力F1和阻力F2=kmg如图所示在外力作用下,飞机在跑道上滑跑一段路程s,外力对飞机做

23功,飞机的动能增加,最后达到起飞速度v,末动能Ek2=2mv,外力所做的总功W=F1s-F2s=F1s-kmgs,由动能定理就可以求出牵引力。 [板 书] 解:由动能定理可得 F1s-kmgs=2mv

mv2 F1=2s+kmg

1

2125.01036023=2+0.02×5.0×10×9.8 25.310=1.8×10(N)

答:飞机受到的牵引力为1.8×10(N)

[讲 述] 从例题可以看出:

1、利用动能定理来解力学问题,要明确物体的初动能和末动能,要分析物体的受力情况,列出各个力所做的功,然后利用动能定理求解。

2、动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间,因此用它来处理问题时比较方便。

12【课时小结】 动能:Ek=2mv,动能定理:W=Ek2-Ek1

44【巩固练习】 课本P143练习三

1、3 【布置作业】 课本P143练习三

2、4 【教学后记】 略 【板书设计】 一动能

1、动能的概念:

2、动能的定量表达式:Ek=2mv (1)动能是状态量 (2)动能是标量、无负值 (3)动能的单位:J (4)动能具有相对性:

3、动能与动量:

p2(1)联系:EK=2m或p=2mEK

12(2)区别: ①定义表达式 ②确定要素 ③增量计算 ④物理意义

二、动能定理

1、推导:F=ma W=Fs= =2mV22-2mV12,

V22-V12=2as

1

12、动能定理:W=Ek2-Ek1 例:解略

第4篇:高一物理动能 动能定理教学设计

2005我省使用新的《课程标准》与以前的教学大纲相比体现了新的教学理念:注重全体学生的发展,改变学科本位的观念;从生活走向物理,从物理走向社会;注重科学探究,提倡学习方式的多样化、强调过程和方法的学习,以培养学生的“创新意识、创新精神和实践能力”为根本出发点,激励学生“在教学过程中的主动学习和探究精神”,调动学生学习的主动性、积极性,促进其个性全面健康地发展和情感、态度、价值观的自我体现。随着教学改革地不断深入,教师的教学理念也要发生根本的转变。自主探究、启发导学模式相对于传统教学模式而言,主要体现在把课堂充分还给学生,使学生在科学探究中获得科学知识和科学方法。在教学过程中建构具有教育性、创造性、实践性、操作性的学生主体参与活动为主要形式,以实现学生各方面能力的综合发展为目的,促进学生整体素质的全面发展。

本节教学设计以学生为主体,运用“引导-探究”模式进行教学。在课堂上鼓励学生主动参与、主动探究、主动思考、主动实践,在教师合理、有效的引导下进行高效率学习,以充分体现合作的精神、探究的过程,从而实现对学生探究能力培养。

一、课程标准

探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理,用动能定理解释生活和生产中的现象。

二.学情分析

学生在学习这一节内容时,对动能的概念较易理解,对外力对物体做的功与物体动能的变化之间的定性关系也能掌握,对它们之间定量的关系可能理论上也能推导,但做到真正地理解还有一定的难度。要真正地理解动能定理,必须要经过感性认识到理性认识的过程,教学的起始要求不能太高,要循序渐进,从生活中众多实例出发,通过分析、感受真正体验动能定理的内涵。通过实例分析、实验设计、器材选择、动手操作、教师演示等环节,让每一位同学都积极参与课堂教学,每一位同学都能享受成功的喜悦。

三、教材分析

教材在这一节中讲述动能和动能定理时,没有把二者分开讲述,而是以功能关系为线索,同时引入了动能的定义式和动能定理。这样叙述,思路简明,能充分体现功能关系这一线索。由于在初中学生已经学过动能的概念,这样叙述,学生接受起来不会有什么困难,而且可以提高学习效率。为了使学生加深理解动能定理的推导过程,可放手让学生自已独立进行推导,这样做,可以加深对功能关系的认识,提高学生的推导能力。

动能定理是本章的重点之一,也是整个力学的重点之一,对学生以后的学习有着举足轻重的地位。学生对动能定理的适用条件的清楚认识,知道不论外力是否为恒力,也不论物体是否做直线运动,动能定理都成立,是本节教学过程中的难点之一。要突破学生思维上的这一难点,设计实验是关键。

对教学案的处理应用,分析例题之后,可让几名同学同时做同一道习题,可能有学生用牛顿运动定律和运动学的公式求解,也可能有同学用新学的动能定理求解。这样进行比较,可以使学生体会到应用动能定理解题,不涉及物体运动过程中的加速度和时间,因此用它来处理问题有时比较方便。同时,可增加学生应用动能定理解题的信心。

四、教学目标

知识与技能:

1、掌握动能的表达式及动能定理的表达式;

2、理解动能定理的确切含义,应用动能定理解决实际问题;

3、掌握动能定理的推导过程;

4、会用实验方法探究物理定理或规律;

5、会用动能定理解决力学问题,掌握用动能定理解题的一般步骤。

过程与方法:

1、运用演绎推导方式推导动能定理的表达式,体会科学探究的方法;

2、理论联系实际,学习运用动能定理分析解决问题的方法。

3、通过理论分析与论证的过程,使学生受到理性思维的训练;

4、通过实践与拓展,使学生灵活迁移所学知识解决实际问题;

5、通过阅读相关资料,扩大学生的视野,丰富学生的知识面;

情感态度与价值观:

1、通过动能定理的演绎推导,感受成功的喜悦,培养学生对科学研究的兴趣;

2、通过实验与探究,培养学生的探究意识和实践能力;

3、通过讨论与交流,培养学生的语言表达表述能力和团结协作的学习精神;

4、通过实践与拓展,培养学生对知识的灵活迁移能力和实际应用能力;

5、通过推导与延伸,使学生领悟到特殊与一般之间的辩证关系。

五、过程设计

教材处理

1、课时安排:2课时

第一课时:1)通过列举日常生活中的实例提出问题,即外力做功与物体的动能的变

化之间有什么关系;

2)要求学生根据自己的经验提出猜想;

3)要求学生分组讨论,设计实验探究方案、实验步骤,选择实验器材,

设计记录数据的表格;

4)全班讨论各种实验方案的可操作性、优缺点以及改进方法;

5)提供一些实验器材,让学生在明确实验目的的情况下,进行实验操作、

记录数据、并对实验数据进行处理与分析并归纳得出结论;

第二课时:1)归纳总结出外力做功与物体的动能的变化关系;

2)通过理论分析与论证推导出外力做功与物体的动能的变化关系;

3)教师利用演示实验,做动能定理的验证性实验;

4)综合实验与探究和理论分析的结果归纳总结,得到动能定理文字表述

和数学表达式,以及动能定理的适用条件;

5)通过例题,总结运用动能定理解决力学问题的思路和方法,认识利用

动能定理解题的优越性;

6)通过实践与拓展来体现学以致用的理念;

7)通过查阅资料拓展学生的视野;

8)通过课后练习巩固所学知识;

第5篇:高中物理《动能和动能定理》说课稿

今天说课的题目是普通高中课程标准试验教科书《物理》必修二第七章机械能守恒定律,第七节动能和动能定理的内容,此内容为本节的第1课时。

一、教材分析:

本课时内容主要包括动能和动能定理等两部分,属于掌握的范围,是在学习了“探究功与速度的关系”的基础上的知识。学生在初中已经学习过动能的概念,可结合初中学习经验来帮助学生理解动能及动能定理的涵义。动能定理贯穿于这一章教材,是这一章的重点。课本在讲述动能和动能定理时,没有把二者分开讲述,而是以功能关系为线索,同时引人了动能的定义式和动能定理,这样叙述,思路简明,能充分体现功能关系这一线索,

1、知识与技能

(1)理解动能概念,能进行相关计算; (2)理解动能定理的物理意义,能进行相关分析与计算;

2、过程与方法

(1)掌握恒力作用下动能定理的推导; (2)通过小组讨论,体会利用动能定理解决实际问题的优越性。

3、情感、态度与价值观

通过本节学习,学生从中领略到物理等自然学科中所蕴含的严谨的逻辑关系,反映了自然界的真实美。 教学重难点

教学重点:对动能公式和动能定理的理解与应用 教学难点:动能定理的理解和应用

根据以上教学目标将详讲动能和动能定理,以突出重点和突破难点。

二、说教法:

动能定理是本章的重点之一,也是整个力学的重点之一,对学生以后的学习有着举足轻重的地位,学生对动能定理的适用条件的清楚认识,知道不论外力是否为恒力,也不论物体是否做直线运动,动能定理都成立,是本节教学过程中的难点之一,要突破学生思维上的这一难点,设计实验是关键。

分析例题之后,让学生做一道题,大家使用的方法不同,通过比较,学生体会到应用动能定理解题比较方便、灵活。

三、说学法:

学生在学习这一节时,对动能公式比较容易掌握,但是要真正意义上理解动能定理,还是有一定难度的。要真正地理解动能定理,必须要循序渐进,遵循教学中直接经验与间接经验相结合的规律,从生活中众多实例出发,通过分析、感受真正体验动能定理的内涵,此外,可以通过实验设计、动手操作等环节,让每一位同学都积极参与课堂教学,真正做到有意义学习。

四、教学过程:

1、复习回顾,导入新课

2、讲授新课

3、课堂小结:

4、巩固练习:教材例题

5、作业设置:课后习题。 板书设计

第七节动能和动能定理

一、动能

1、定义:物体由于运动而具有的能,叫动能

2、公式:

3、动能是标量,是状态量

4、单位:焦耳(j)

二、动能定理

1、定义

2、表达式:

3、解题步骤:

(1)确定研究对象及其运动过程 (2)受力分析,并确定各个力所做的功 (3)明确初、末状态的动能

(4)列方程求解,对结果进行必要的讨论说明

第6篇:动能定理的应用教案

第七节 动能定理的应用教案

汾阳二中物理组 梁建新

目标要求

1.掌握动能定理的表达式;

2.理解动能定理的确切含义,应用动能定理解决实际问题。

3.分析解决问题理论联系实际,学习运用动能定理分析解决问题的方法、步骤。

4.通过运用动能定理分析解决问题,感受成功的喜悦,培养学生对科学研究的兴趣。 教学重点

动能定理及其应用。 教学难点

对动能定理的理解和应用。 教学过程

一、引入课题:

教师活动:直接给出动能定理的表达式:

W112mv2mv1222有了动能的表达式后,前面我们推出的,就可以写成WEk2Ek1其中Ek2表示一个过1212mv2mv1E程的末动能2,k1表示一个过程的初动能2。上式表明,力在一个过程中对物体所作的功,等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论,叫做动能定理。动能定理可以帮助我们解决很多实际的问题,今天我们就学习动能定理的应用。

二、推进新课:

- 1是正功还是负功。

(3)找出研究过程中物体的初、末状态的动能(或动能的变化量) (4)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。

2、求变力做功问题:

例3:运动员踢球的平均作用力为200N,把一个静止的质量为1kg的球以10m/s的速度踢出,水平面上运动60m后停下,则运动员对球做的功? 学生活动:学生讲解自己的解答,并相互讨论;教师帮助学生总结用动能定理解题的要点、步骤,体会。

教师点评:如果我们所研究的问题中有多个力做功,其中只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功。

例4:一列货车的质量为5.0×105kg,在平直轨道以额定功率3000kw加速行驶,当速度由10m/s加速到所能达到的最大速度30m/s时,共用了2min,则这段时间内列车前进的距离是多少? 学生活动:学生讲解自己的解答,并相互讨论;教师帮助学生总结用动能定理解题的要点、步骤,体会。

教师点评:有关机械恒定功率启动类问题中涉及变力牵引力做功可以Pt求

3、多过程问题

例5:质量为m的铁球从高H处掉入沙坑,已知铁球在陷入沙坑的过程中受到沙子的平均阻力为铁球重力的20倍,则铁球在沙中下陷深度h为多

- 3教师点评:一般来说,用牛顿运动定律和运动学知识能够求解的问题,用动能定理也可以求解,而且往往运用动能定理求解更加简捷。可是,有些可用动能定理求解的问题,却无法应用牛顿运动定律和运动学知识求解。

三、课堂拓展:

1.质量为m=2kg的物体,在水平面上以v1= 6m/s的速度匀速向西运动,若有一个F=8N、方向向北的恒定力作用于物体,在t=2s内物体的动能增加了 ( )

A.28J B.64J C.32J D.36J 2.质量为m的小球被系在轻绳一端,在竖直平面内作半径为R的圆周运动,运动过程中小球受到空气阻力的作用.设某一时刻小球通过轨道的最低点,此时绳子的张力为7mg,此后小球继续作圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为 ( )

3.在平直公路上,汽车由静止开始作匀速运动,当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止,v-t图像如图所示.设汽车的牵引力为F,摩擦力为f,全过程中牵引力做功W1,克服摩擦力做功W2,则 ( ) A.F:f = 1:3 B.F:f = 4:1 C.W1:W2= 1:1 D.W1:W2 = 1:3

四、板书设计:

1、动能定理A内容 B表达式C适用范围

2、应用动能定理的一般思维程序:

五、教学反思

1.一般来说,用牛顿运动定律和运动学知识能够求解的问题,用动能定理也可以求解,而且往往运用动能定理求解更加简捷。可是,有些可用动能定理求解的问题,却无法应用牛顿运动定律和运动学知识求解。 2.动能定理反映的是物体两个状态的动能变化与合力所做功的量值关系,所以对由初始状态到终止状态这一过程中物体运动性质、运动轨道、做功的力是恒力还是变力等诸多因素不必加以追究,力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分段作用,只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可。这些正是动能定理解题的优越性所在。 20

14、

6、11

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