1、5.3 5.3 能能 动能动能 动能定理动能定理动动 能能动能定理动能定理功与能功与能解题要点解题要点问题引入问题引入 问题引入问题引入 请同学们举出一些物体能够做功的例子。请同学们举出一些物体能够做功的例子。(1)风吹着帆船航行，流动的空气能对帆船做功，说风吹着帆船航行，流动的空气能对帆船做功，说明风具有能量。明风具有能量。(2)人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里，说明被举高的重锤具有能量。能把木桩打入地里，说明被举高的重锤具有能量。(3)射箭运动员把弓拉弯，松手后能把箭射出去，说射箭运动员把弓拉弯，松手后能把箭射出去，说明拉
2、弯的弓具有能量。明拉弯的弓具有能量。液压打桩锤在施工中液压打桩锤在施工中 功是能吗？功可以转化为能吗？做功的过程一定伴随功是能吗？功可以转化为能吗？做功的过程一定伴随着能量转化吗？着能量转化吗？如果一个物体能够做功，或者说具有做如果一个物体能够做功，或者说具有做功的本领，我们说这个物体具有能量，简称能功的本领，我们说这个物体具有能量，简称能。不同运动形式的物质对应不同的能，各种不同形式的不同运动形式的物质对应不同的能，各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒。1.能的概念能的概念 2.功是能量变化的量度功是能量变化的量度 （1）做功使不同形式的
3、能量发生转化做功使不同形式的能量发生转化。（2）功是能量变化的量度。功是能量变化的量度。一、功与能一、功与能 3.功和能的区别功和能的区别 （2）做做功功可可以以使使物物体体具具有有的的能能量量发发生生变变化化，而而且且物物体能量变化的大小是用做功的多少来量度。体能量变化的大小是用做功的多少来量度。（1）能能是是物物体体运运动动状状态态决决定定的的物物理理量量，是是状状态态量量；而而功功则则是是和和物物体体运运动动状状态态变变化化过过程程有有关关的的物物理理量量,是是过过程量。两者有着本质的区别程量。两者有着本质的区别。1.定义定义 物体由于运动而具有的能叫做物体由于运动而具有的能叫做动能动能
4、。2.动能的大小动能的大小 3.单位单位 焦焦（J）式中式中 m 是物体的质量是物体的质量，v 是速度的大小是速度的大小。4.说明说明 （1）动能是标量，只有大小，没有方向，与速度的动能是标量，只有大小，没有方向，与速度的方向无关方向无关。（2）动能只有正值，没有负值。动能只有正值，没有负值。二、动能二、动能 （1）电视显像管中以电视显像管中以3.010 m/s 运动的电子运动的电子；（2）质量为质量为2.010 kg、速度为速度为10 m/s运动的小汽车运动的小汽车；（3）质质量量为为6.010 kg 的的地地球球以以3.010 m/s 的的速速度度绕绕太阳旋转太阳旋转。例例1 计算下列几种
5、情形下的动能计算下列几种情形下的动能。37244 解解：（1）电子的动能电子的动能电视显像管电视显像管 （2）汽车的动能为汽车的动能为 （3）地球的动能地球的动能 如如图图所所示示，质质量量为为 m 的的物物体体，以以初初速速度度v0沿沿水水平平面面向向右右运运动动，在在合合外外力力F 作作用用下下经经过过位位移移 s 后后，速速度度达达到到 vt，请分析外力做功与物体动能变化之间的关系请分析外力做功与物体动能变化之间的关系。F s0vvt合合 合外力合外力 F 对物体做的功为对物体做的功为 三、动能定理三、动能定理 2.说明说明 （1）若合外力方向与物体运动方向相同时，合外力对若合外力方向与
6、物体运动方向相同时，合外力对物体做正功，物体做正功，W0，则物体动能增加。，则物体动能增加。（2）若合外力方向与物体运动方向相反时，合外力对若合外力方向与物体运动方向相反时，合外力对物体做负功，物体做负功，W0，则物体动能减小则物体动能减小。（3）动能定理也适用于变力做功和曲线运动的情况动能定理也适用于变力做功和曲线运动的情况。1.动能定理动能定理 合外力对物体所做的功，等于物体动能合外力对物体所做的功，等于物体动能的改变量的改变量:例例2 质质量量为为8g 子子弹弹以以400m/s 的的速速度度水水平平射射入入厚厚为为5 cm的的木木板板，射射出出后后的的速速度度为为100 m/s，求求子子
7、弹弹克克服服阻阻力力所所做做的的功以及子弹受到的平均阻力功以及子弹受到的平均阻力。vv0 解解：子子弹弹射射入入木木板板的的过过程程中中，在在竖竖直直方方向向受受到到的的重重力力和和支支持持力力的的作作用用互互相相抵抵消消，在在水水平平方方向向受受到到阻阻力力为为Ff，如如图所示。根据动能定理得图所示。根据动能定理得Ff 例例3 汽汽车车在在水水平平的的高高速速公公路路上上做做匀匀加加速速直直线线运运动动，经经过过100 m 的的距距离离后后，速速度度由由10 m/s 增增加加到到30 m/s，汽汽车车的的质质量量为为2103 kg，汽汽车车前前进进时时所所受受的的阻阻力力为为车车重重的的0.
8、02倍倍,求求汽车牵引力所做的功以及牵引力大小汽车牵引力所做的功以及牵引力大小。汽汽车车在在运运动动过过程程中中共共受受四四个个力力的的作作用用，如如图图所所示。示。FGFNFf 重重力力和和支支持持力力不不做做功功（WN =WG=0），只只有有牵牵引引力力和阻力做功。和阻力做功。分析分析：WF=F s，Wf =Ff s cos180=0.02 m g s。根据动能定理得根据动能定理得 由由WF=F s 得牵引力大小为得牵引力大小为 1.选择研究对象，分析研究对象的受力情况选择研究对象，分析研究对象的受力情况。2.计算研究对象所受各力在运动过程中对物体做功的计算研究对象所受各力在运动过程中对物
9、体做功的大小和正负大小和正负。3.明确物体在运动过程中初、末位置的动能值明确物体在运动过程中初、末位置的动能值。4.根据动能定理，列出具体方程式根据动能定理，列出具体方程式。5.代入数值，计算结果代入数值，计算结果。关键关键：（1）正确计算物体所受外力的总功正确计算物体所受外力的总功；（2）明确物体在运动过程中初、末状态的动能值明确物体在运动过程中初、末状态的动能值。四、解题要点四、解题要点 1.改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生改改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生改变，在下列几种情况下，汽车的动能各是原来的几倍？变，在下列几种情况下，汽车的动能各是原来的几倍？（1）质量不变，
10、速度增大到原来的质量不变，速度增大到原来的2倍；倍；（2）速度不变，质量增大到原来的速度不变，质量增大到原来的2倍；倍；（3）质量减半，速度增大到原来的质量减半，速度增大到原来的4倍；倍；（4）速度减半，质量增大到原来的速度减半，质量增大到原来的4倍。倍。2.质量质量10 g、以以800 m/s 的速度飞行子弹和质量的速度飞行子弹和质量60 kg、以以10 m/s的速度奔跑的运动员相比，哪一个的动能大？的速度奔跑的运动员相比，哪一个的动能大？练练 习习解：解：3.一一架架质质量量为为 5.0103 kg 的的飞飞机机，在在起起飞飞过过程程中中，从从静静止止开开始始滑滑行行，当当滑滑行行的的距距
11、离离为为 530 m时时，达达到到起起飞飞速速度度60 m/s。在在此此过过程程中中飞飞机机受受到到的的平平均均阻阻力力是是飞飞机机重重量量的的0.02倍，求飞机受到的牵引力。倍，求飞机受到的牵引力。分分析析：在在水水平平方方向向上上，飞飞机机受受到到的的外外力力是是牵牵引引力力F 和和阻阻力力F。在在合合外外力力作作用用下下,飞飞机机在在跑跑道道上上滑滑行行一一段段位位移移 s，合合外外力力对对飞飞机机做做正正功功，飞飞机机的的动动能能增增加加，最最后后达达到到起起飞飞速速度度v。fFfF.讨论：讨论：本题用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求本题用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求解，会得到相同的结果。但用动能定理解题比较方便，因解，会得到相同的结果。但用动能定理解题比较方便，因为动能定理解题时不涉及物体运动的加速度和运动时间，为动能定理解题时不涉及物体运动的加速度和运动时间，尤其在解决变力问题和曲线运动问题时，用动能定理解题尤其在解决变力问题和曲线运动问题时，用动能定理解题更简便。更简便。解解：由动能定理可得由动能定理可得
