《机械能及其守恒定律（动能和动能定理）》人教版必修高一物理精选PPT课件

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1、第七章 机械能及其守恒定律 高一物理课件精选（人教版必修2) 动能和动能定理 专题7.7 复习 弹性势能 重力势能 动能 重力做功 弹力做功 外力做功速度 WGEP1EP2 WFEP1EP2 如果如果WW为纵坐标、为纵坐标、v v 2 2 为横坐标作出的图象是为横坐标作出的图象是 一条过坐标原点的直线，即一条过坐标原点的直线，即 WWv v 2 2 。 橡皮筋对小车做功的橡皮筋对小车做功的 ，与小车获得速度的，与小车获得速度的 平方成正比平方成正比 功与速度变化的探究结论? 功与速度的平方有关功与速度的平方有关 l F F 探探 找找 物物 体体 动动 能能 表表 达达 式式 设质量为设质量为

2、mm的某物体，在与运动方向总相的某物体，在与运动方向总相 同的恒力同的恒力F F的作用下发生一段位移的作用下发生一段位移l l，速度由，速度由 v v1 1 增加到增加到v v 2 2 ，如图所示。试寻求这个过程中，如图所示。试寻求这个过程中 力力F F做的功与做的功与v v 1 1 、v v 2 2 的关系？的关系？ F F v v 1 1 v v 2 2 F-f = F合=m a v22-v12 2a v22-v12=2as S= v22-v12=2as 结结 果果 与与 思思 考考 Wmv22/2 mv12/2 初态和末态的表达式均为初态和末态的表达式均为“ “mvmv 2 2 /2”/

3、2”， 这个这个“ “mvmv 2 2 /2”/2”代表什么？代表什么？ 1 1 . . 物物 体体 动动 能能 的的 表表 达达 式式 Ekmv2/2 mm为物体的质量为物体的质量 v v为物体的瞬时速度为物体的瞬时速度 单位：焦耳（J），状态量 2 2 . . 动动 能能 物体由于运动而具有的能 量叫做动能。 一、动能一、动能 、动能的定义 2、动能的表达式 3、动能是状态量，与某时刻相对应 4、动能是标量，单位为“焦耳（J）” 2 2 . . 动动 能能 改变汽车的质量和速度，都能使汽改变汽车的质量和速度，都能使汽 车的动能发生变化，在下面几种情况车的动能发生变化，在下面几种情况 中，汽

4、车的动能是原来中，汽车的动能是原来2 2倍的是：倍的是： 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 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 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 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 随随 堂堂 练练 习习 单项单项 当重力对物体做正功时，物体的重当重力对物体做正功时，物体的重 力势能和动能可能的变化情况，下面力势能和动能可能的变化情况，下面 哪些说法正确：哪些说法正确： A A 、重力势能一定增加，动能一定减小重力势能一定增加，动能一定减小 B B

5、 、重力势能一定减小，动能一定增加重力势能一定减小，动能一定增加 C C 、重力势能不一定减小，动能一定增加重力势能不一定减小，动能一定增加 D D 、重力势能一定减小，动能不一定增加重力势能一定减小，动能不一定增加 随随 堂堂 练练 习习 单项单项 关于动能的理解，下列说法正确的关于动能的理解，下列说法正确的 是：是： A A 、动能不变的物体，一定处于平衡状态动能不变的物体，一定处于平衡状态 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，速度一定质量的物体，动能变化时，速度 一定变化；但速度变化时，动能不一定变一定变化；但速度变化时，动能不一定变 化化

6、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 随随 堂堂 练练 习习 多项多项 动能定理 学会推导才能理解深刻，学会推导才能理解深刻， 知其然更要知其所以然。知其然更要知其所以然。 表述：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。 外力的总功末状态动能 初状态动能 1、合外力做功。 2、外力做功之和。 动能变化 和某一过程（始末状态）相对应。 3 3 . . 动动 能能 定定 理理 WEk2 Ek1 Wmv22/2 mv12/2 改改 写写 力在一个过程中对物体所做的功，力在一个过程中对物体所做的功， 等于物体在这个过程中动能的变化即末等于物体在这个过程中动能的变化即末 动

7、能减去初动能。动能减去初动能。 3 3 . . 动动 能能 定定 理理 理理 解解 说明：说明： 对任何过程的恒力、变力；匀变速、对任何过程的恒力、变力；匀变速、 非匀变速；直线运动、曲线运动；时间长非匀变速；直线运动、曲线运动；时间长 或多过程、瞬间过程都能运用。或多过程、瞬间过程都能运用。 WEk2 Ek1 末动能末动能初动能初动能 合力做的合力做的 功即总功功即总功 二、动能定理二、动能定理 1 1、内容、内容： 外力对物体做的总功等于物体动能的增量 2 2、表达式、表达式 思考：怎样推导出动能定理？思考：怎样推导出动能定理？ 3 3 . . 动动 能能 定定 理理 对动能定理的理解：

8、a合力对物体做的功的理解 式子左边的功与右边的动能都是标量 b.标量性 c对定理中“变化”一词的理解 W合0， Ek2_ Ek1 ， Ek 0 W合0， Ek2_ Ek1 ， Ek 0 . W合 F合Scosq . W合W1+W2 +F1s1 +F2s2 + cosq cos q 3 3 . . 动动 能能 定定 理理 理理 解解 小小 结结 1 1、物体的动能表达式：、物体的动能表达式： 2 2、动能定理：、动能定理： E Ek k mvmv 2 2 /2/2 W合Ek2 Ek1 W合mv22/2 mv12/2 “三 同”： a 、力对“物体”做功与“物体”动能变化中”物体”要 相同，即 同

9、一物体 b、由于 和 中的s与v跟参考系的选取 有关，应取 同一参考系 c、物体做功的“过程”应与物体动能变化的“过程”一样，即 同一过程 A A、B B两物体放在光滑的水平面上，分别两物体放在光滑的水平面上，分别 在相同的水平恒力作用下，由静止开始通在相同的水平恒力作用下，由静止开始通 过相同的位移，若过相同的位移，若A A的质量大于的质量大于B B的质量，的质量， 则在这一过程中：则在这一过程中： A.AA.A获得的动能大获得的动能大 B.BB.B获得的动能大获得的动能大 C.AC.A、B B获得的动能一样大获得的动能一样大 D.D.无法比较谁获得的动能大无法比较谁获得的动能大 F F 随

10、随 堂堂 练练 习习 单项单项 随随 堂堂 练练 习习 一辆质量为m、速度为v0的汽车 在关闭发动机后在水平地面上滑行 了距离l后停下，试求汽车受到的阻 力F阻大小。 答答 案案 mvmv 0 0 2 2 /2l/2l 同一物体分别从高度相同，倾同一物体分别从高度相同，倾 角不同的光滑斜面的顶端滑到底端角不同的光滑斜面的顶端滑到底端 时，相同的物理量是：时，相同的物理量是： A.A.动能动能 B.B.速度速度 C.C.速率速率 D.D.重力所做的功重力所做的功 随随 堂堂 练练 习习 多项多项 回顾与思考 重力做功 力对物体做功与物体的速度变化存在某种等 量关系？ 力引起了物体速 度的改变 重

11、力势能变化 弹力做功弹性势能变化 猜想 力对物体做了功 问题与思考 1、什么是动能？其大小与什么因素有关？ 2、何为速度变化？引起速度变化的原因是什么 ？ 3、力是引起速度变化的原因,力能对物体做 功,做功与速度变化之间有何关系 实验：探究做功与小车速度变化的关系 实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系 实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉、刻度尺等 橡皮筋 小车 打点计时器 纸带 木板 铁钉 思考 如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦 力。 小车在运动过程中，有哪些力做功？ F阻F G F阻 FN 拉力和摩擦力做功 F F2 F1 把木板的一端垫高，使重力

12、沿斜面 向下的力与摩擦力平衡 思考 小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？ 橡皮筋对小车拉力做的功能否 直接测量？ 橡皮筋的弹力是变力，且弹力与 伸长量的关系也不严格遵守胡克 定律 ，不容易计算。 ? ? ? C B A 橡皮筋被拉伸直到 恢复原长的过程中 怎样设计实验 才能解决这一 问题? 解决方案 第一次用一条橡皮筋拉小车 第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起 来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋 的伸长都和第一次的伸长量一样 做功W 做功2W 依次类推，并联三条、四条橡皮筋，且拉伸的长度都一样， 做的功为3W、4W 解决方案 皮筋做功W 速度变化V 之间的关系 思考: 小车在平

13、衡摩擦力f之后，在皮筋弹力作用下 的运动性质如何？ AB CDE FG 思考 小车在木板上做什么性质的运动？ 先加速后匀速再减速 我们要取的速度是哪个阶段的速度？ 这个速度该如何测量？ 橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器 ，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时 间的比值近似计算该点的瞬时速度 思考 每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？ 我们由问题一可以知道：为了使弹力功的大小 与橡皮筋的条数成正比，因此，每次拉长橡皮筋的 长度应该相等。 问题3 小车获得的速度怎样计算？ 由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由 纸带和打点计时器测出。而且测量小车的速度一 定是小车匀速运动时速度。即小车的末

14、速度。 问题4 应该采用那些点距来计算小车的速度？ . . . . . . . . . 小车的运动情况： 变加速直线运动（加速度越来越小的加速运动） 匀速运动 减速运动 如图 ： 我们应该求小车匀速阶段的速度。 即：弹力做功刚完毕时小车的速度 实验过程 4、在上述实验中打出的5 条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点 ，并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 。 3、用2 条、3 条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验，保证每次 释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿 过打

15、点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至 轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记 下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。 ? ? C B A 数据记录 实验 次数 橡皮筋 做的功 位移 l /m 时间间隔 t /s 匀速运动时的速度 v /(m/s) 1 2 3 4 5 4W W 2W 3W 5W . . . . . . . . . . 弹力做功刚完毕 时小车的速度 用什么方法处理 数据比较直观? 图象法处理数据 做W-v图 若为曲线 若为直线，则W与v成正比 做W-v2图 若为曲线 若为直

16、线，则W与v2成正比 做W-v3图 为什么不做 W- 图? 1 v 数据处理 Wv /(m/s) 1 2 3 4 5 6 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 W-v图 00 为什么图象会通过原点? （电火花计时器） 数据处理 W-v2图 Wv2/(m2s - 2) 00 10.64 21.21 31.64 42.34 53.10 63.57 表明W与 v2 成正比 （电火花计时器） 注意事项 1、橡皮筋的选择 2、平衡摩擦力 3、误差分析 4、橡皮筋的条数 5、实验装置的选取 课堂练习 1、本节是一个探究性实验，探究的目的是 A、探究力与物体运动速度的关系 B、探究力与

17、物体运动加速度的关系 C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系 D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系 D 课堂练习 2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需 要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的方法是 A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、3s进行第1次、第2次、第3次实验 时，力对物体做的功就是W、2W、3W B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F实验时，力对小车做的功就是 W、2W、3W C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、

18、2条、3条同样的橡皮筋 进行第1次、第2次、第3次实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W D、利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中 力对小车做的功，可控制为W、2W、3W C 课堂练习 3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其 做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微 倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是 A、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求 B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到

19、的阻 力 C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的 D、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的 BC 课堂练习 4、 有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离成反比，当 它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试求： （1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？ （2）从甲处到乙处要用去多少时间？ 课堂练习 解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得v2 d2 = v1d1 所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2 = d1v1/d2 （2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出图象，如图所示 由图线下方

20、的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于从甲 处到乙处所用的时间，易得 实验回顾 1 1、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉 2 2、小车（前面带小钩）、小车（前面带小钩） 3 3、砝码（应该使小车的质量大些）、砝码（应该使小车的质量大些） 4 4、5 56 6条等长的橡皮筋条等长的橡皮筋 5 5、打点计时器及纸带、打点计时器及纸带 6 6、学生电源及导线、学生电源及导线 7 7、刻度尺、刻度尺 本节实验需要的器材有： 操作技巧 1、小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？ 2、测量橡皮筋拉力做功时利用倍数关系巧妙地避开

21、直接测量变力做功的问题（但必须注意实验 时，每次拉长橡皮筋的长度应该相等。 3、纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小车的速度？为什么？ 学生分组实验，并思考下面的问题： 误差分析 误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意： 1、准备橡皮筋 市售的橡皮筋规格不满足实验要求，而且用至4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以致找不 出小车在不受弹力做匀速时所打出的点。可以选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带，外形有带状和圆柱 状。 2、实验时可用6根橡皮筋，打出6条纸带，连同O点可以有7个点，在描绘曲线时比较容易判断曲线的性 质。 误差分析 误差是不可避免的，但我们可以

22、尽量减少它。我们需要注意： 3、在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带 上的点便于处理，求出小车运动的速度。 4、平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿。 误差分析 误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意： 5、小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车（或可加砝码 ），以保证打出的点便于处理。 6、纸带上的点并不是均匀的，应该选用点迹均匀的部分来确定小车的速度。 实验小结 实验目标 ： 探究功与速度变化的关系 实验器材 ： 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板 注意事项： 1橡皮筋的选择 2平衡摩擦力 3误差分析 4橡皮筋的条数 5实验装置的选取 实验目的 1. 通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系 2. 体会探究的过程和所用的方法 我们将用实验的方法来探究： 探究思路 1、探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？ 2、每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？ 3、小车获得的速度怎样计算？ 4、实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？