物理动能定理
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第2讲动能定理[课标要求]1.理解动能和动能定理。
2.能用动能定理解释生产生活中的现象。
考点一动能定理的理解1.动能(1)定义:物体由于运动而具有的能量叫作动能。
(2)公式:E k=12m v2,国际制单位:焦耳(J)。
1J=1N·m=1kg·m2/s2。
(3)动能是标量、状态量。
2.动能定理(1)内容:力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。
(2)表达式:W=E k2-E k1=12m v22-12m v21=ΔE k。
(3)物理意义:合力做的功是物体动能变化的量度。
自主训练1动能的理解高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动。
在启动阶段,列车的动能()A.与它所经历的时间成正比B.与它的位移成正比C.与它的速度成正比D.与它的动量成正比答案:B解析:动能E k=12m v2,与速度的平方成正比,C错误;速度v=at,可得E k=12ma2t2,与经历的时间的平方成正比,A错误;根据v2=2ax,可得E k=max,与位移成正比,B正确;动量p=m v,可得E k=p22m,与动量的平方成正比,D错误。
自主训练2动能定理的理解(多选)(2023·陕西宝鸡二模)下列说法正确的有()A.若运动物体所受的合外力为零,则物体的动能一定保持不变B.若运动物体所受的合外力不为零,则物体的动能一定发生变化C.若运动物体的动能保持不变,则该物体所受合外力一定为零D.若运动物体的动能发生变化,则该物体所受合外力一定不为零答案:AD解析:运动物体所受合外力为零,合外力对物体不做功,由动能定理可知,物体动能不变,故A正确;运动物体所受合外力不为零,物体运动状态一定变化,则该物体一定做变速运动,如果合外力方向与物体速度方向垂直,则合外力对物体不做功,物体动能不变,故B错误;如果运动物体所受合外力与物体的速度方向垂直,则合外力对物体不做功,物体动能不变,如匀速圆周运动,故C错误;若运动物体的动能发生变化,根据动能定理可知,合外力一定做功,即合外力一定不为零,故D正确。
动能定理和机械能守恒动能定理和机械能守恒是物理学中两个重要的概念。
这两个概念分别讨论了物体的运动和能量的转换。
本文将从定义、原理、适用范围、实际应用等方面详细讲解这两个概念。
一、动能定理动能定理是物理学中描述物体运动的定理。
它描述了一个物体的动能随时间的变化规律。
在许多情况下,物体的运动状态与物体所受力的关系密切相关,而动能定理就是描述这种关系的定理。
动能定理可以简单地表述为:物体的动能转化率等于作用于物体上的力的功率。
也就是说,动能定理描述了物体的运动是否会改变物体的动能,以及这种变化的速率和力的功率之间的关系。
动能定理可以用数学形式表示为:F·v = mvdv/dt。
其中F表示作用在物体上的力,v表示物体的速度,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
动能定理适用于任何物体的运动,无论这个物体的质量大小、运动的速度以及受力的大小。
因此,动能定理是物理学中基础且重要的定理之一。
二、机械能守恒定律机械能守恒定律是物理学中描述能量转换的定律。
机械能即为动能与势能之和,也就是在力学系统内显性的有效能量。
机械能包括了物体在移动中的动能以及由于重物位置高度不同而产生的重力势能。
机械能守恒定律指出物体在运动过程中,机械能总是保持不变。
也就是说,当物体只受重力和弹性力两种基本力作用时,它的机械能是守恒的。
机械能守恒定律可以用数学公式表示:E=K+V,其中E表示机械能,K表示动能,V表示势能。
机械能守恒定律被广泛应用于各种力学系统中。
它不仅适用于简单系统,如质点系统、机械振子等,也适用于复杂的力学系统,例如自由落体运动、弹簧振动等。
三、应用及意义动能定理和机械能守恒定律是物理学中两个重要的概念,它们对于解决各种物理学问题都有重要的应用。
在机械动力学中,我们可以使用动能定理来解决两个主要问题。
一是确定一个运动物体的速度,需要知道物体的质量和受力情况。
二是确定力的大小,已知物体的质量和速度情况,需要求出力的功率。
高中物理| 7.7动能和动能定律详解动能物体由于运动而具有的能量,用符号EK表示表达式:E K=1/2mv2动能是标量,单位是焦耳(J),动能是状态量,表达某一瞬间物体由于运动而具有的能量。
由动能的表达式可以看出,一个物体的动能跟该物体的质量和该物体的速度有关。
动能定理力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,这个结论叫动能定理。
表达式:W=E k2-E k1解释:式中W为在某一过程中合外力对物体做的功,也可理解为各力对物体做功的代数和;E k1表示物体在这个过程中的初状态的动能,E k2表示物体在这个过程中末状态的动能。
如果外力做正功,物体的动能增加;外力做负功,物体的动能减少。
适用范围动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动,既适用于恒力做功,也适用于变力做功。
且只需确定初、末状态而不必涉及过程细节,因而解题很方便。
应用动能定理解题的一般步骤①确定研究对象和研究过程。
②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。
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。
1. 两个质量为m的物体,若速度相同,则两个物体的动能,若动能相同,两个物体的速度?2. 下列关于运动物体所受合力做功和动能变化的关系正确的是( )A 如果物体所受合力为零,则合力对物体做的功一定为零B 如果合力对物体所做的功为零,则合力一定为零C 物体在合力作用下做变速运动,动能一定发生变化D 物体的动能不变,所受合力一定为零3. 如图所示,AB为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8m,BC是水平轨道,长S=3m,BC处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m=1kg的物体,自A点从静止起下滑到C点刚好停止。
求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。
1. 相同不一定相同(速度方向可以不同)2. A物体所受合力为零,则合力做功为零,物体的动能变化为零.但如果物体所受合力不为零,合力对物体做功也可能为零,动能变化为零,如匀速圆周运动。
高中物理中的动能定理解析动能定理是物理学中的一个重要定律,它描述了物体的动能与力学工作的关系。
在高中物理学中,学生们通常会学习到这个定理,并通过实验和计算来验证它。
本文将对动能定理进行解析,探讨它的含义、应用以及相关的概念。
一、动能定理的含义动能定理是指物体的动能与作用在物体上的力之间的关系。
简单来说,它表明了物体的动能的增加量等于作用在物体上的力所做的功。
具体而言,动能定理可以用以下公式表示:动能的增加量 = 力所做的功其中,动能的增加量可以用物体的动能的变化量来表示,即动能的最终值减去动能的初始值。
力所做的功可以通过力的大小、物体的位移和力与位移之间的夹角来计算。
二、动能定理的应用动能定理在物理学中有着广泛的应用。
首先,它可以用来解释和计算物体的加速度。
根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在物体上的力成正比,而根据动能定理,物体的动能的增加量等于作用在物体上的力所做的功。
因此,我们可以通过测量物体的动能的变化量和力所做的功来计算物体的加速度。
其次,动能定理还可以用来解释和计算物体的速度。
根据动能定理,物体的动能的增加量等于作用在物体上的力所做的功。
当物体的质量不变时,动能的增加量与速度的增加量成正比。
因此,我们可以通过测量物体的动能的变化量和力所做的功来计算物体的速度。
此外,动能定理还可以用来解释和计算物体的位移。
根据动能定理,物体的动能的增加量等于作用在物体上的力所做的功。
当物体的质量不变时,动能的增加量与位移的平方成正比。
因此,我们可以通过测量物体的动能的变化量和力所做的功来计算物体的位移。
三、相关概念的解析在理解和应用动能定理时,还需要了解一些相关的概念。
首先是动能,它是物体由于运动而具有的能量。
动能可以用以下公式表示:动能 = 1/2 ×质量 ×速度的平方其中,质量是物体的质量,速度是物体的速度。
动能与物体的质量和速度的平方成正比,当物体的质量或速度增加时,动能也会增加。
第2讲动能定理及其应用思维诊断(1)动能是机械能的一种表现形式,凡是运动的物体都具有动能.()(2)一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变化.()(3)动能不变的物体所受合外力一定为零.()(4)做自由落体运动的物体,动能与下落距离的平方成正比.()(5)物体做变速运动时动能一定变化.()考点突破2.动能定理叙述中所说的“外力”,既可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是电场力、磁场力或其他力.3.合外力对物体做正功,物体的动能增加;合外力对物体做负功,物体的动能减少;合外力对物体不做功,物体的动能不变.4.高中阶段动能定理中的位移和速度应以地面或相对地面静止的物体为参考系.5.适用范围:直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、各个力同时做功、分段做功均可用动能定理.mv2变式训练1如图所示,木盒中固定一质量为m的砝码,木盒和砝码在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止.现拿走砝码,而持续加一个竖直向下的恒力F(F=mg),若其他条件不变,则木盒滑行的距离()A.不变B.变小C.变大D.变大变小均可能=Mv+.显然考点二动能定理的应用1.应用动能定理解题的步骤:2.注意事项:(1)动能定理往往用于单个物体的运动过程,由于不涉及加速度及时间,比动力学研究方法要简便.(2)动能定理表达式是一个标量式,在某个方向上应用动能定理没有任何依据.(3)当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能定理求解;当所求解的问题不涉及中间的速度时,也可以全过程应用动能定理求解.(4)应用动能定理时,必须明确各力做功的正、负.当一个力做负功时,可设物体克服该力做功为W,将该力做功表达为-W,也可以直接用字母W表示该力做功,使其字母本身含有负号.[例2]如图所示,用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边.已知拖动缆绳的电动机功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为f,经过A点时的速度大小为v0,小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1,A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计.求:(1)小船从A点运动到B点的全过程克服阻力做的功W f;(2)小船经过B点时的速度大小v1;(3)小船经过B点时的加速度大小a.2m1-④点时绳的拉力大小为F,绳与水平方向夹角为+1--2m1-+1--f m考点三用动能定理处理多过程问题优先考虑应用动能定理的问题(1)不涉及加速度、时间的问题.(2)有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题.(3)变力做功的问题.(4)含有F、l、m、v、W、E k等物理量的力学问题.[例3]如图是翻滚过山车的模型,光滑的竖直圆轨道半径R=2 m,入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的,质量m=2 kg的小车与水平轨道之间的动摩擦因数为μ=0.5,加速阶段AB的长度l=3 m,小车从A点由静止开始受到水平拉力F=60 N的作用,在B点撤去拉力,取g=10 m/s2.试问:(1)要使小车恰好通过圆轨道的最高点,小车在C点的速度为多少?(2)满足第(1)的条件下,小车能沿着出口平直轨道CD滑行多远的距离?(3)要使小车不脱离轨道,求平直轨道BC段的长度范围.[解析](1)设小车恰好通过最高点的速度为mg=mv20R①变式训练3如图所示,物体在有动物毛皮的斜面上运动,由于毛皮的特殊性,引起物体的运动有如下特点:①顺着毛的生长方向运动时,毛皮产生的阻力可以忽略,②逆着毛的生长方向运动时,会受到来自毛皮的滑动摩擦力,且动摩擦因数μ恒定.斜面顶端距水平面高度为h=0.8 m,质量为m=2 kg的小物块M从斜面顶端A处由静止滑下,从O点进入光滑水平滑道时无机械能损失,为使M制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线B处的墙上,另一端恰位于水平轨道的中点C.已知斜面的倾角θ=53°,动摩擦因数均为μ=0.5,其余各处的摩擦不计,重力加速度g=10 m/s2,下滑时逆着毛的生长方向.求:(1)弹簧压缩到最短时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零).(2)若物块M能够被弹回到斜面上,则它能够上升的最大高度是多少?(3)物块M在斜面上下滑过程中的总路程.示的物理意义.(2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式.(3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点,图线下的面积所对应的物理意义,分析解答问题.或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量.A.2 m/sB.8 m/s类题拓展质量均为m的两物块A、B以一定的初速度在水平面上只受摩擦力而滑动,如图所示是它们滑动的最大位移x与初速度的平方v20的关系图象,已知v202=2v201,下列描述中正确的是()A.若A、B滑行的初速度相等,则到它们都停下来时滑动摩擦力对A做的功是对B做功的2倍B.若A、B滑行的初速度相等,则到它们都停下来时滑动摩擦力对A做的功是v2H H⎛⎫11质点在轨道最低点时受重力和支持力,根据牛顿第三定律可知,支持力2R,得v=gR.对质点的下滑过程应用动能定理,,C正确..甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快,甲车的刹车性能好乙车与地面间的动摩擦因数较大,乙车的刹车性能好.以相同的车速开始刹车,甲车先停下来,甲车的刹车性能好。
第十讲:动能定理一、动能和动能定理1、动能1.定义:物体由于运动而具有的能.2.公式:E k =12m v 2.3.物理意义:动能是状态量,是标量(选填“矢量”或“标量”),只有正值,动能与速度方向无关.4.单位:焦耳,1 J =1 N·m =1 kg·m 2/s 2.5.动能的相对性:由于速度具有相对性,所以动能也具有相对性.6.动能的变化:物体末动能与初动能之差,即ΔE k =12m v 22-12m v 21. 2、动能定理1.内容:在一个过程中合外力对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化.2.表达式 (1)W =ΔE k . (2)W =E k2-E k1. (3)W =12m v 22-12m v 21. 3.物理意义:合外力的功是物体动能变化的量度. 4.适用条件:(1)动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动.例题、关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系,下列说法正确的是( )A .合外力为零,则合外力做功一定为零B .合外力做功为零,则合外力一定为零C .合外力做功越多,则动能一定越大D .动能不变,则物体所受合外力一定例题、如图所示,AB 为14圆弧轨道,BC为水平直轨道,BC 恰好在B 点与AB 相切,圆弧的半径为R ,BC 的长度也是R .一质量为m 的物体与两个轨道间的动摩擦因数都为μ,它由轨道顶端A 从静止开始下落,恰好运动到C 处停止,重力加速度为g ,那么物体在AB 段克服摩擦力所做的功为( )A.μmgR 2B.mgR 2C .mgRD .(1-μ)mgR(2)动能定理既适用于恒力做功,也适用于变力做功.(3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分阶段作用.二、对动能定理的理解1.动能定理表明了“三个关系”(1)数量关系:合外力做的功与物体动能的变化具有等量代换关系,但并不是说动能变化就是合外力做的功.(2)因果关系:合外力做功是引起物体动能变化的原因.(3)量纲关系:单位相同,国际单位都是焦耳.2.标量性动能是标量,功也是标量,所以动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题.当然动能定理也就不存在分量的表达式.三、动能定理的基本应用1.应用流程2.注意事项(1)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系.(2)应用动能定理的关键在于准确分析研究对象的受力情况及运动情况,可以画出运动过程的草图,借助草图理解物理A.物体的重力势能增加了3 JB.物体的重力势能减少了3 JC.物体的动能增加了4.5 JD.物体的动能增加了8 J例题、用力F拉着一个物体从空中的a 点运动到b点的过程中,重力做功-3 J,拉力F做功8 J,空气阻力做功-0.5 J,则下列判断正确的是()例题、如图所示,半径为r的半圆弧轨道ABC固定在竖直平面内,直径AC 水平,一个质量为m的物块从圆弧轨道A端正上方P点由静止释放,物块刚好从A点无碰撞地进入圆弧轨道并做匀速圆周运动,到B点时对轨道的压力大小等于物块重力的2倍,重力加速度为g,不计空气阻力,不计物块的大小,则:(1)物块到达A点时的速度大小和P A间的高度差分别为多少?(2)物块从A运动到B所用时间和克服过程之间的关系.(3)当物体的运动包含多个不同过程时,可分段应用动能定理求解;也可以全过程应用动能定理.(4)列动能定理方程时,必须明确各力做功的正、负,确实难以判断的先假定为正功,最后根据结果加以检验.四、动能定理结合图像问题1.解决图象问题的基本步骤(1)观察题目给出的图象,弄清纵坐标、横坐标所对应的物理量及图线所表示的物理意义.(2)根据物理规律推导出纵坐标与横坐标所对应的物理量间的函数关系式.(3)将推导出的物理规律与数学上与之相对应的标准函数关系式相对比,找出图线的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所对应的物理意义,分析解答问题,或者利用函数图线上的特定值代入函数关系式求物理量.2.图象所围“面积”的意义(1)v-t图象:由公式x=v t可知,v-t图线与t坐标轴围成的面积表示物体的位移.(2)a-t图象:由公式Δv=at可知,a-t图线与t坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量.(3)F-x图象:由公式W=Fx可知,F-x图线与x坐标轴围成的面积表示力所做的功.(4)P-t图象:由公式W=Pt可知,P-t图线与t坐标轴围成的面积表示力所做的功.针对训练例题、如图甲所示,置于水平地面上质量为m的物体,在竖直拉力F作用下,由静止开始向上运动,其动能E k与距地面高度h的关系图象如图乙所示,已知重力加速度为g,空气阻力不计.下列说法正确的是()A.在0~h0过程中,F大小始终为mg B.在0~h0和h0~2h0过程中,F做功之比为2∶1C.在0~2h0过程中,物体的机械能不断增加D.在2h0~3.5h0过程中,物体的机械能不断减少题型1:动能定理的理解(多选)1.改变物体的质量和速度,都能使物体的动能发生改变,下列哪种情况,物体的动能是原来的2倍()A.质量减半,速度增大到原来的2倍B.速度不变,质量增大到原来的2倍C.质量减半,速度增大到原来的4倍D.速度减半,质量增大到原来的4倍(多选)2.质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用.此后,该质点的动能可能()A.一直增大B.先逐渐减小至零,再逐渐增大C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大3.两辆汽车在同一平直路面上行驶,它们的质量之比m1:m2=1:2,速度之比v1:v2=2:1.当两车急刹车后,甲车滑行的最大距离为l1,乙车滑行的最大距离为l2,设两车与路面间的动摩擦因数相等,不计空气阻力,则()A.l1:l2=1:2B.l1:l2=1:1C.l1:l2=2:1D.l1:l2=4:1题型2:动能定理的图象问题(多选)4.在平直公路上,汽车由静止开始做匀加速直线运动,当速度达到v max后,立即关闭发动机直至静止,v﹣t图象如图所示,设汽车的牵引力为F,受到的摩擦力为f,全程中牵引力做功为W1,克服摩擦力做功为W2,则()A.F:f=3:1B.W1:W2=1:1C.F:f=4:1D.W1:W2=1:3 5.质量m=1kg的物体,在水平拉力F的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移4m时,拉力F停止作用,运动到位移是8m时物体停止,运动过程中E k﹣x的图线如图所示。
动能定理功与能量的关系动能定理是物理学中一个重要的定理,它描述了物体的动能与物体所受的外力之间的关系。
而功则是物理学中另一个重要概念,它表示力对物体所做的功或能量转化的量。
在这篇文章中,我们将探讨动能定理、功和能量之间的关系。
一、动能定理的概念和公式动能定理是描述物体的动能与其所受外力之间的关系的定理。
根据动能定理,一个物体的动能的变化等于作用在该物体上的净外力所做的功。
动能定理的数学表达式如下:ΔK = Wnet其中,ΔK表示物体动能的变化,Wnet表示作用在物体上的净外力所做的功。
当物体受到其他物体的作用力时,作用力可能非常复杂,但可以将所有作用力的总和表示为净外力。
因此,动能定理描述了外力对物体动能的影响。
二、功的概念和公式功是物理学中表示力对物体所做的功或能量转化的量。
在力学中,功的大小等于力在物体上产生的位移与力的方向相同的分量之积。
功的数学表达式如下:W = F·d·cosθ其中,W表示功,F表示力的大小,d表示物体在力的方向上产生的位移,θ表示力和位移之间的夹角。
三、功与能量的关系根据能量守恒定律,能量既不能被创造也不能被销毁,只能从一种形式转化为另一种形式。
而功是能量转化的一种方式,它表示力对物体所做的能量转化的量。
根据物体的动能定理,物体的动能的变化等于作用在物体上的净外力所做的功。
因此,可以得出以下关系:ΔK = W也就是说,物体的动能的变化等于作用在物体上的净外力所做的功。
这个关系表明了动能与功之间的直接关系。
当外力对物体做正功时,物体的动能增加;当外力对物体做负功时(即物体对外力做正功),物体的动能减少。
功与能量转化是一个非常关键的概念,在物理学的许多领域都有应用。
例如,在机械运动中,当力对物体做功时,能量会从一个形式转化为另一个形式。
在热力学中,功是描述能量转化的重要概念,它与热量的传递和做功的能力之间存在着密切的关系。
总结:动能定理功与能量之间有着密切的关系。
高中物理动能定理机械能守恒定律公式高中物理动能定理机械能守恒定律公式1、功的计算:力和位移同(反)方向:W=Fl, 功的单位:焦尔(J)2、功率:3、重力的功:重力做功:为重力和竖直方向位移乘积W=mglcosα=mgh重力势能:为重力和高度的乘积。
Ep=mgh位置高低与重力势能的变化: W=mglcosθ=mgh=mg(h2—h1)4、动能定理:物理意义:力在一个过程中对物体做功,等于物体在这个过程中动能的变化。
注意: a、假如物体受多个力的作用,则W为合力做功。
b、适用于变力做功、曲线运动等,广泛应用于实际问题。
=EK2-EK15、机械能守恒定律:只有重力或弹力做功的系统内,动能和势能能够相互转化,而总的机械能保持不变。
EP1+EK1=EK2+EP26、能量守恒定律:能量既可不能消灭,也可不能创生,它只会从一种形式转化为其它形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变、高中物理动能定理知识点做功能够改变物体的能量、所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量。
W1+W2+W3+……=½mvt2—½mv021、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、能够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、因此正功是加号,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、动能定理适用单个物体,关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、这个地方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,分别求力做功,然后求代数和。