大学物理第二章动能定理

第2章 质点动力学一、基本要求1．理解冲量、动量，功和能等基本概念；2．会用微积分方法计算变力做功，理解保守力作功的特点；3．掌握运用动量守恒定律和机械能守恒定律分析简单系统在平面内运动的力学问题的思想和方法。

二、基本内容（一）本章重点和难点：重点：动量守恒定律和能量守恒定律的条件审核、综合性力学问题的分析求解。

难点：微积分方法求解变力做功。

（二）知识网络结构图：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧公式只有保守内力做功条件能量守恒定律公式合外力为条件动量守恒定律守恒定律动能定理动量定理基本定理能功冲量动量基本物理量)()0(（三）容易混淆的概念： 1.动量和冲量动量是质点的质量与速度的乘积；冲量是合外力随时间的累积效应，合外力的冲量等于动量增量。

2.保守力和非保守力保守力是做功只与始末位置有关而与具体路径无关的力，沿闭合路径运动一周保守力做功为0；非保守力是做功与具体路径有关的力。

(四)主要内容： 1．动量、冲量动量：p mv =u r r冲量：⎰⋅=21t t dt F I ϖϖ2．动量定理：质点动量定理：⎰∆=-=⋅=2112t t v m P P dt F I ϖϖϖϖϖ 质点系动量定理：dtPd F ϖϖ=3．动量守恒定律：当系统所受合外力为零时，即0=ex F ϖ时，或in ex F F u r u r ? 系统的总动量保持不变，即：∑===n i i i C v m P 1ϖϖ4．变力做功：dr F r d F W BAB A⎰⎰=⋅=θcos ϖϖ（θ为)之间夹角与r d F ϖϖ直角坐标系中：)d d d ( z F y F x F W z y BAx ++=⎰5．动能定理：（1）质点动能定理：k1k221222121E E mv mv W -=-=（质点所受合外力做功等于质点动能增量。

）（2）质点系动能定理:∑∑==-=+ni ni E E W W1kio1ki inex（质点系所受外力做功和内力做功之和等于质点系动能增量。

教学对象：大学物理专业学生教学目标：1. 理解动能定理的概念及其适用范围。

2. 掌握动能定理的推导过程及其应用。

3. 培养学生运用动能定理解决实际问题的能力。

教学重点：1. 动能定理的概念及其适用范围。

2. 动能定理的推导过程。

3. 动能定理的应用。

教学难点：1. 动能定理的推导过程。

2. 动能定理在复杂问题中的应用。

教学准备：1. PPT课件2. 动能定理相关习题教学过程：一、导入1. 复习动能的概念及其计算公式。

2. 引出动能定理，提出问题：如何理解动能定理？其适用范围是什么？二、讲授新课1. 动能定理的概念- 动能定理是描述物体动能变化与合外力做功之间关系的定理。

- 动能定理的数学表达式为：ΔE_k = W，其中ΔE_k表示动能的变化量，W表示合外力做的功。

2. 动能定理的适用范围- 动能定理适用于一切宏观物体，包括质点、刚体和弹性体。

- 动能定理适用于各种运动，包括匀速直线运动、匀加速直线运动、匀速圆周运动等。

3. 动能定理的推导- 以一个质点为例，推导动能定理的数学表达式。

- 分析合外力做功与质点动能变化之间的关系。

4. 动能定理的应用- 举例说明动能定理在解决实际问题中的应用。

- 分析动能定理在复杂问题中的应用，如变力作用下物体的运动。

三、课堂练习1. 学生独立完成PPT课件中的相关习题。

2. 教师解答学生提出的问题。

四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，总结动能定理的概念、适用范围、推导过程及应用。

2. 强调动能定理在解决实际问题中的重要性。

五、课后作业1. 完成课后习题，巩固所学知识。

2. 查阅资料，了解动能定理在实际工程中的应用。

教学反思：1. 本节课通过讲解、推导、应用等方式，使学生掌握了动能定理的概念、适用范围、推导过程及应用。

2. 在课堂练习环节，学生能够运用所学知识解决实际问题，提高了学生的实际操作能力。

3. 在教学过程中，注重培养学生的自主学习能力和创新思维，提高学生的综合素质。

大学物理力学总结功是力沿着位移方向所做的功，表示为W=F•Δr2.功率：功率是功对时间的导数，表示为P=dW/dt=F•v3.动能定理：物体的动能增量等于合外力所做的功，即ΔK=W4.势能：势能是物体由于位置而具有的能量，表示为Ep=mgh或Ep=1/2kx^25.机械能守恒定律：在只有重力和弹性力的情况下，系统的总机械能守恒，即E=K+Ep=常量6.非完整约束系统：非完整约束系统中，不能定义广义势能，机械能不守恒，只能使用能量方法求解问题。

7.功和能的应用：可以用功和能的概念解决各种物理问题，如弹簧振子、自由落体、圆周运动等。

的一端为转轴细杆绕中心垂线转动细杆绕端点转动圆环圆盘球体转动惯量J=ml2/12J=ml2/3J=mr2/2J=2mr2/5J=2/5mr2J=1/2mr2J=2/3mr2J=2/5mR2J=2/3mR2J=2/5m(R1^2+R2^2)J=1/2m(R1^2+R2^2)J=2/5m(R^2+d^2/4)J=2/5mR^22相对论中，物体的质量不是固定不变的，而是取决于它的速度。

当物体的速度接近光速时，它的质量会增加，这被称为相对论质量。

相对论质量的计算公式为m = m0/√1–u2/c2，其中m0是物体的静质量，u是物体的速度，c是光速。

这个公式告诉我们，当物体的速度接近光速时，它的质量会无限趋近于无穷大。

在相对论中，能量也不再是一个固定不变的量，而是取决于物体的质量和速度。

相对论能量的计算公式为E = mc2，其中m是物体的质量，c是光速。

这个公式告诉我们，当物体的速度接近光速时，它的能量也会无限趋近于无穷大。

相对论动能是相对论中另一个重要的概念。

它是物体由于速度而具有的能量。

相对论动能的计算公式为Ek = E – E0 = mc2 – m0c2，其中E是物体的总能量，E0是物体的静能量。

这个公式告诉我们，当物体的速度接近光速时，它的动能也会无限趋近于无穷大。

以上三个公式是相对论中最基本的公式。

课时安排：2课时教学目标：1. 知识目标：理解并掌握动能定理的基本概念、公式及其应用。

2. 能力目标：培养学生运用动能定理解决实际问题的能力，提高学生的科学思维和创新能力。

3. 思想道德目标：通过学习动能定理，培养学生的爱国主义精神、严谨的科学态度和团队合作意识。

教学重点：1. 动能定理的基本概念和公式。

2. 动能定理在解决实际问题中的应用。

教学难点：1. 动能定理的理解和运用。

2. 思想道德教育融入教学过程。

教学过程：一、导入1. 利用多媒体展示我国航天事业取得的辉煌成就，如嫦娥五号、天问一号等，激发学生的民族自豪感和爱国情怀。

2. 引入物理学家牛顿、伽利略等人物，介绍他们在物理学领域的重要贡献，激发学生对科学研究的兴趣。

二、新课讲授1. 讲解动能定理的基本概念：动能定理是描述物体在运动过程中动能变化与所受合外力做功之间关系的定律。

2. 推导动能定理的公式：F合·s=ΔEk，其中F合表示合外力，s表示物体位移，ΔEk表示动能的变化。

3. 通过实例讲解动能定理的应用，如汽车刹车、弹簧振子等。

三、思想道德教育融入教学过程1. 结合我国航天事业的发展，引导学生思考：是什么力量推动了我国航天事业的快速发展？答案：是科技创新、团结协作、坚持不懈的精神。

2. 通过分析牛顿、伽利略等物理学家的事迹，教育学生要树立严谨的科学态度，勇于探索未知领域。

3. 强调团队合作的重要性，鼓励学生在学习过程中相互帮助、共同进步。

四、课堂练习1. 给出几个实际问题，让学生运用动能定理进行求解，巩固所学知识。

2. 学生分组讨论，针对实际问题提出解决方案，培养学生的创新意识和团队协作能力。

五、总结1. 总结动能定理的基本概念、公式及其应用。

2. 强调思想道德教育的重要性，引导学生树立正确的价值观。

教学反思：1. 本节课通过引入我国航天事业的发展，激发了学生的民族自豪感和爱国情怀，将思政教育融入教学过程。

2. 通过实例讲解动能定理的应用，提高了学生的科学思维和创新能力。