3[1]3《動(dòng)能定理的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)1（滬科版必修2）

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1、【課 題】 3.3動(dòng)能定理的應(yīng)用 【教學(xué)目標(biāo)】 1．比較完整地理解動(dòng)能定理所包含的物理意義 2．學(xué)會(huì)靈活地計(jì)算外力做功 3．學(xué)會(huì)地運(yùn)用動(dòng)能定理分析解決較復(fù)雜的物理問題。 【教學(xué)重難點(diǎn)】 1．把動(dòng)能定理恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用到具體的物理過程 2．靈活地計(jì)算外力做功 【教學(xué)過程】 一、動(dòng)能定理的內(nèi)容及表達(dá)式（復(fù)習(xí)與加深） 外力給物體做的功，就等于物體的動(dòng)能變化。 或 ◇外力：指所有外力，外力給物體做的功指所有外力做功的代數(shù)和； ◇根據(jù)合力的概念，所有外力給物體做的功必定等于物體所受合力給物體做的功。 ◇這樣，我們確定外力做

2、功的數(shù)值時(shí)，就有兩種思路。 二、能定理應(yīng)用的思路 動(dòng)能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等，在處理含有上述物理量的力學(xué)問題時(shí)，可以考慮使用動(dòng)能定理。由于只需從力在各段位移內(nèi)的功和這段位移始末兩狀態(tài)動(dòng)能變化去研究，無需注意其中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)，又由于功和動(dòng)能都是標(biāo)量，無方向性，無論是對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)，計(jì)算都會(huì)特別方便。 當(dāng)題給條件和設(shè)問涉只及力和位移，而不涉及加速度和時(shí)間時(shí)，用動(dòng)能定理求解一般比用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解簡(jiǎn)便。用動(dòng)能定理還能解決一些用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式難以求解的問題，如變力作用過程、曲線運(yùn)動(dòng)等問題。 三、案例分析： 1、研究汽車的制動(dòng)距

3、離 n 案例 [略見教材P.52] n 問題 n （1）為什么汽車速率越大，制動(dòng)距離也越長(zhǎng)？ 由試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可以看出制動(dòng)距離s與汽車速率v的平方成正比。 [理論分析]設(shè)汽車質(zhì)量為m,汽車所受阻力為v,則由動(dòng)能定理知 ∴ ∵ m、f均不變，∴汽車速率v的平方成正比。 n （2）汽車載上3名乘客，再做同樣的測(cè)試，制動(dòng)距離會(huì)有變化嗎？ 載上3名乘客m增大，同時(shí)f也增大，∵f=μN(yùn)=μmg，∴ ，即制動(dòng)距離s與汽車質(zhì)量無關(guān)；汽車速率v的平方成正比，因此汽車載上3名乘客，制動(dòng)距離不會(huì)有明顯變化。 n

4、（3）設(shè)汽車以60km/h的勻速率行駛的時(shí)候制動(dòng)，在表中填上制動(dòng)距離的近似值。 由（1）中的或（2）中的均可知v=60km/h時(shí)，s=36m 2、合力做功與動(dòng)能變化 n 案例 [略見教材P.53] n 閱讀P.54的解答。 n 進(jìn)一步理解正功、負(fù)功的意義。進(jìn)一步理解動(dòng)能定理。 n 試完成第二種思路的解法：先由動(dòng)能定理求出合力，再由合力與阻力求出牽引力。 3、由動(dòng)能定理計(jì)算變力做功 n 閱讀P.54～55 四、應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：(歸納理解) ① 確定研究對(duì)象和動(dòng)能定理應(yīng)用的物理過程。 ② 分析物理過程，分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中的

5、受力情況，畫受力示意圖，及過程狀態(tài)草圖，明確各力做功情況，即是否做功，是正功還是負(fù)功。 ③ 找出研究過程中物體的初、末狀態(tài)的動(dòng)能（或動(dòng)能的變化量） ④ 根據(jù)動(dòng)能定理建立方程，代入數(shù)據(jù)求解，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析、說明或討論。 典型例題 例1 如圖所示，AB為1/4圓弧軌道，半徑為R=0.8m，BC是水平軌道，長(zhǎng)S=3m，BC處的摩擦系數(shù)為μ=1/15，今有質(zhì)量m=1kg的物體，自A點(diǎn)從靜止起下滑到C點(diǎn)剛好停止。求物體在軌道AB段所受的阻力對(duì)物體做的功。 【解析】物體在從A滑到C的過程中，有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三個(gè)力做功，WG=mgR，fBC=umg，由于物體在AB

6、段受的阻力是變力，做的功不能直接求。根據(jù)動(dòng)能定理可知：W外=0，所以mgR-umgS-WAB=0 即WAB=mgR-umgS=1×10×0.8-1×10×3/15=6(J) 例2 電動(dòng)機(jī)通過一條繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體。繩的拉力不能超過120N，電動(dòng)機(jī)的功率不能超過1?200W，要將此物體由靜止起，用最快的方式將物體吊高90m（已知物體在被吊高90m以前已開始以最大速度勻速上升），所需時(shí)間為多少？（g取10 m/s2） 【解析】 起吊最快的方式是：開始時(shí)以最大拉力起吊，達(dá)到最大功率后維持最大功率起吊。 在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，加速度為m/s2=5 m/s2， 末速度 ?

7、m/s=10m/s， 上升時(shí)間 s=2s， 上升高度 m=10m。 在功率恒定的過程中，最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度為 m/s=15m/s， 由動(dòng)能定理有 ， 解得上升時(shí)間 t2=5.75s。 所以，要將此物體由靜止起，用最快的方式將物體吊高90m，所需時(shí)間為??t=t1+t2=2s+5.75s=7.75s。 v0 P s0 α 【課后作業(yè)】 1． 練習(xí)與思考：課本P.55《家庭作業(yè)與活動(dòng)》1、2、3、4 2．書面作業(yè) ： （1）如圖所示，斜面足夠長(zhǎng)，其傾角為α，質(zhì)量為m的滑塊，距擋板P為s0，以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力，若滑塊每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失，求滑塊在斜面上經(jīng)過的總路程為多少？ （2） 一個(gè)物體從斜面上高h(yuǎn)處由靜止滑下并緊接著在水平面上滑行一段距離后停止，測(cè)得停止處對(duì)開始運(yùn)動(dòng)處的水平距離為s，如圖，不考慮物體滑至斜面底端的碰撞作用，并設(shè)斜面與水平面對(duì)物體的動(dòng)摩擦因數(shù)相同．求動(dòng)摩擦因數(shù)μ． 參考答案：（1） （2）