高中物理《必修2》动能和动能定理1.pptxVIP

高中物理《必修2》动能和动能定理

目录

contents

动能概念及计算

动能定理内容与应用

弹性碰撞与非弹性碰撞分析

变力作用下物体运动过程中动能变化问题探讨

生活中动能和动能定理相关现象解读

动能概念及计算

01

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动能定义

物体由于运动而具有的能量，是机械能的一种形式。

物理意义

动能是描述物体运动状态的一个物理量，反映了物体运动时所具有的能量大小。动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越快，动能就越大。

$E_k=frac{1}{2}mv^2$，其中$m$为物体质量，$v$为物体速度。

动能计算公式

动能的单位是焦耳（J），1J=1N·m。

单位

动能与速度的平方成正比

由动能计算公式可知，动能与物体速度的平方成正比。当物体速度增大时，其动能也会相应增大。

动能变化与速度变化的关系

当物体速度发生变化时，其动能也会发生变化。若物体速度增大，则动能增大；若物体速度减小，则动能减小。

例题1：一质量为2kg的物体，以4m/s的速度在光滑水平面上做匀速直线运动。求该物体的动能。

解析：根据动能计算公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，将$m=2kg$和$v=4m/s$代入公式，可得$E_k=\frac{1}{2}\times2\times4^2=16J$。

例题2：一质量为10kg的物体，在水平面上受到一个大小为50N的水平恒力作用，从静止开始运动。求物体在5s末的动能。

解析：根据牛顿第二定律$F=ma$，可得物体的加速度$a=\frac{F}{m}=\frac{50}{10}=5m/s^2$。再根据匀变速直线运动的速度公式$v=at$，可得物体在5s末的速度$v=5\times5=25m/s$。最后根据动能计算公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，可得物体在5s末的动能$E_k=\frac{1}{2}\times10\times25^2=3125J$。

动能定理内容与应用

02

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通过动能定理可以将变力做功转化为求解物体动能的变化，从而简化计算过程。

对于涉及多个运动过程的问题，可以通过动能定理分别求出各个过程中物体动能的变化，进而求解整个过程中物体动能的总变化。

分析多过程问题

求解变力做功问题

通过动能定理可以分析带电粒子在电场中运动时动能的变化，进而求解电场力对粒子所做的功。

分析带电粒子在电场中的运动

利用动能定理可以分析通电导线在磁场中运动时动能的变化，从而求解安培力对导线所做的功。

分析电流在磁场中的受力问题

例题1：一质量为m的物体在水平恒力F的作用下沿水平面做匀加速直线运动，经过时间t后撤去外力，物体又经过时间2t后停下。求物体受到的阻力大小。

解析：设物体受到的阻力大小为f，根据动能定理有$Ft-f(t+2t)=0$，解得$f=\frac{F}{3}$。

例题2：一质量为m、电荷量为q的带正电小球从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。求小球在斜面上滑行的最大速度和最大距离。

解析：小球在斜面上受重力、支持力和洛伦兹力作用。当小球的速度增大到使洛伦兹力大小等于重力沿斜面向下的分力时，小球将离开斜面做匀速直线运动，此时速度最大。根据平衡条件有$qvB=mg\sin\theta$，解得最大速度$v=\frac{mg\sin\theta}{qB}$。根据动能定理有$mg\sin\theta\cdots=\frac{1}{2}mv^{2}$，解得最大距离$s=\frac{m^{2}g^{2}\sin^{2}\theta}{2q^{2}B^{2}}$。

弹性碰撞与非弹性碰撞分析

03

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碰撞前后系统总动能不守恒

非弹性碰撞中，由于碰撞过程中存在非保守力（如摩擦力、空气阻力等）做功，因此系统的总动能不守恒。

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在碰撞过程中，可以应用动能定理来分析动能的变化规律。根据动能定理，合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。

动能定理的应用

在碰撞过程中，动量守恒定律也是适用的。根据动量守恒定律，系统碰撞前后的总动量保持不变。

动量守恒定律的应用

在碰撞过程中，能量守恒定律也是适用的。根据能量守恒定律，系统碰撞前后的总能量保持不变。

能量守恒定律的应用

两个质量分别为m1和m2的小球以相同的速度v0相向而行，发生完全弹性碰撞后，两球的速度分别为多少？

例题1

一个质量为m的小球以速度v0与静止在光滑水平面上的质量为M的木块发生非弹性碰撞，求碰撞后两者的共同速度及损失的机械能。

例题2

两个质量分别为m