2019-2020年高中物理《動能和動能定理》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理《動能和動能定理》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2 【課題】：動能和動能定理 【課型】問題生成解決拓展課 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．進一步理解動能的概念，掌握動能的計算式． 2．結(jié)合教學(xué)，進行探索研究和科學(xué)思維能力的訓(xùn)練． 3．理解動能定理的確切含義，應(yīng)用動能定理解決實際問題． 【重點】理解動能的概念，應(yīng)用動能定理解決實際問題。 【難點】動能定理的表達式的推導(dǎo) 【自主導(dǎo)學(xué)】 復(fù)習(xí)：功與速度變化的關(guān)系如何？ 1、概念：物體由于_______________而具有的能叫做動能.與物體的_______和_____ 有關(guān)。 2、表達式：Ek＝_______________； 說明：①單位：____________，符號：_______________；1kgm2/s2＝1Nm＝1J ②動能是_________量：動能_________于或______于零，且其大小與速度方向_____關(guān)。 ③動能是________量，表達式中，v應(yīng)為對應(yīng)__________的____________速度； ④動能大小與參考系的選擇有關(guān)。一般表達式中的速度v是對__________的速度。 3、動能的變化（也叫動能的______________量） （1）表達式：ΔＥk＝Ｅk2－Ｅk1 （及對應(yīng)過程的________動能減去_______動能的差值） （2）說明：加速中ΔＥk________0；減速中ΔＥk ______0 二、動能定理 1、推導(dǎo)：_______________________________ 2、定理內(nèi)容：____________力對物體所做的功，等于物體動能的_______________. 表達式為：_______________ 3、說明 ①動能定理雖然是在物體受到恒力作用且物體做直線運動的情況下推導(dǎo)出來的，但它同樣適用于__________力做功的情況，還適用于物體做_____________線運動的情況. ②動能定理中的功應(yīng)包括對應(yīng)過程內(nèi)的一切外力的功，而且在某一過程中，各力的功可以是同時的，也可以是不同階段的。（求總功的方法） ③動能定理的優(yōu)點是不必追究全過程的運動性質(zhì)和狀態(tài)變化的細節(jié)，只需考慮對應(yīng)過程中的外力做的總功和動能變化。 （動能定理的缺點是無法體現(xiàn)對應(yīng)過程中某一瞬間的動力學(xué)關(guān)系，如過山車通過最高點的臨界情況分析） 運用動能定理列式求解的方法，有分段列式法和全程列式法。物體運動有幾個過程時，對全程列式比較簡單.對全程列式時，關(guān)鍵是分清整個過程有哪些力做功和各力做功對應(yīng)的位移，并確定初始狀態(tài)和終了狀態(tài)的動能。 用動能定理解題的步驟 ①確定研究對象及所研究的物理過程； ②分析物體的受力情況，明確各個力是否做功，做正功還是做負功，進而明確合外力的功； ③確定始、末態(tài)的動能。(未知量用符號表示)； ④根據(jù)動能定理列方程； ⑤求解方程、分析結(jié)果。 【例題解析】 例1 如圖所示，在光滑的平臺上有一質(zhì)量為6kg的物體，開始處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)人拉緊繩子以5m/s的速度勻速從B點運動到A點。已知OB=3m，AB=4m。求此過程中人對物體所做的功。 拓展 本題中繩子的拉力應(yīng)為變力（可以根據(jù)速度分解原理自行證明，物體將做變速運動），通常情況下，計算變力做功時，一般多是用動能定理求。 例如：一質(zhì)量為2kg的鉛球從離地面2m高處自由下落，陷入砂坑中2cm深處，求砂子對鉛球的平均阻力。[提示：直接對全過程應(yīng)用動能定理：mg(H+h)-fh=0-0] 例2 一列車的質(zhì)量是5105kg，在平直的軌道上以額定功率3000kW加速行駛，當(dāng)速度由10m/s加速到可能達到的最大速率30m/s時，共用了3min，則在這段時間內(nèi)列車前進的距離是多少？（假設(shè)地面及空氣給汽車的阻力為恒力） 拓展 涉及機車功率問題時，首先要區(qū)別是牽引力不變還是牽引力做功的功率不變，即要確定機車的運動模式，不同的模式，其運動規(guī)律是不同的，本例中由于列車功率不變，列車在做變加速度運動，因此不滿足勻變速運動規(guī)律。本題的常見錯誤是認為列車的牽引力是恒力，從而應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度，在根據(jù)運動學(xué)公式求出列車運動的位移?；蚶闷骄俣裙絹碛嬎阄灰?。 例3質(zhì)量為m的物體在水平地面上以一定的初速度滑行，若物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ，在開始階段受到與初速同方向的水平推力F1作用前進S1位移，接著以同方向的水平推力F2作用進S2位移，然后撤除外力，物體再前進S3位移后停止。求物體的初速度v0。 拓展 本題涉及的三個運動過程中，物體受到的合外力都是恒力，當(dāng)然可以用牛頓運動來處理，但是應(yīng)分成三個物理過程分段解答，至少應(yīng)解六步才可得解，顯然比較煩瑣。而動能定理可以將全過程當(dāng)作一個過程來處理，充分體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，學(xué)習(xí)過程中要善于選擇合適的過程來處理問題。 例如：一鋼球質(zhì)量為m，自高度H處靜止下落至一鋼板上，與鋼板碰撞后彈起，碰撞過程中無能量損失，若所受的空氣阻力F的大小不變，求：①小球第一次下落至鋼板時（尚未碰撞）的速度；②小球從開始下落到完全靜止所通過的總路程。 【夯實基礎(chǔ)】 ⒈質(zhì)點在恒力作用下，從靜止開始做直線運動，則質(zhì)點的動能（ ） A.與它通過的位移成正比 B.與它通過位移的平方成正比 C.與它運動的時間成正比 D.與它運動時間的平方成正比 ⒉質(zhì)量m = 2kg的滑塊，以4m/s的初速在光滑水平面上向左滑行，從某一時刻起作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間，滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?、大小?m／s，則在這段時間內(nèi)水平力做功為（ ） A．0 B．8J C．16J D．20J ⒊ 質(zhì)量為m的跳水運動員，從離地面高h的跳臺上以速度斜向上跳起，跳起高度離跳臺為H，最后以速度進入水中，不計空氣阻力，則運動員起跳時所做的功（ ） A. B. C. D． ⒋某人用手將1kg物體由靜止向上提起1m，這時物體的速度為2m/s（g取），則下列說法正確的是（ ） A. 手對物體做功12J B. 合外力做功2J C. 合外力做功12J D. 物體克服重力做功10J 5. 質(zhì)量不等但有相同動能的兩物體，在摩擦系數(shù)相同的水平地面上滑行直到停止，則( ) A. 質(zhì)量大的物體滑行距離大 B. 質(zhì)量小的物體滑行距離大 C. 它們滑行的距離一樣大 D. 它們克服摩擦力所做的功一樣多 6.在水平面上有一質(zhì)量為M的物體，受到水平力F的作用從靜止開始運動，通過距離s撤去力F，這以后又通過距離S停止下來，則在這個過程中（ ） A.它所受的摩擦力大小為F B.它所受的摩擦力大小為F/2 C.力F對物體做的功為Fs D.力F對物體做的功為零 7.如圖所示，將質(zhì)量m=2kg的一塊石頭從離地面H=2m高處由靜止開始釋放，落入泥潭并陷入泥中h=5cm深處，不計空氣阻力，求泥對石頭的平均阻力。（g取10m/s2） h H 【知能提升】 1、一物體在水平方向的兩個平衡力(均為恒力)作用下沿水平方向做勻速直線運動，若撤去一個水平力，則有（ ） A．物體的動能可能減少 B．物體的動能可能不變 C．物體的動能可能增加 D．余下的一個力一定對物體做正功 2、在離地面一定高度處，以相同的動能，向各個方向拋出多個質(zhì)量相同的小球，這些小球到達地面時，有相同的（ ） A．動能 B．速度 C．速率 D．位移 3、．在光滑水平面上．質(zhì)量為2kg的物體以2m／s的速度向東運動，當(dāng)對它施加一向西的力使它停下來，則該外力對物體做的功是（ ） A．16J B．8J． C．4J D．0 4、甲、乙、丙三個物體具有相同的動能，甲的質(zhì)量最大，丙的最小，要使它們在相同的距離內(nèi)停止，若作用在物體上的合力為恒力，則合力（ ） A．甲的最大 B．丙的最大 C．都一樣大 D．取決于它們的速度 5、把一根彈簧平放在光滑水平面上，使一端固定．把一個質(zhì)量為1kg的滑塊放在彈簧另一端，用力水平推動滑塊使彈簧壓縮．當(dāng)把滑塊由靜止釋放后，經(jīng)過0.5s彈簧把滑塊以10m/s的速度水平彈出去，在這段時間內(nèi)彈簧對滑塊做功的平均功率等于（ ） A、20W B、200W C、100W D、25W 6、速度為v的子彈，恰可穿透一固定著的木板，如果子彈速度為2v，子彈穿透木板的阻力視為不變，則可穿透同樣的木板（ ） A、2 塊 B、3 塊 C、4 塊 D、1 塊 7、兩輛汽車在同一平直路面上行駛，它們的質(zhì)量之比m1：m2=1：2，速度之比v1：v2=2：1．當(dāng)兩車急剎車后，甲車滑行的最大距離為s1，乙車滑行的最大距離為s2．設(shè)兩車與路面的動摩擦因數(shù)相等，不計空氣的阻力，則（ ） A、s1：s2=1：2 B、s1：s2=1：1 C、s1：s2=2：1 D、s1：s2=4：1 【出類拔萃】 1、如圖所示，一個質(zhì)量為m的物體在高為h的斜面上剛好勻速下滑，現(xiàn)用平行于斜面的力緩慢地將物體沿斜面從底端拉到頂端，拉力所做的功為________． 2、均勻直木板長為L=40cm，質(zhì)量為2.0kg，與桌面間動摩擦因數(shù)為0.2．若在木板左端用一水平推力F將其推下桌子，水平推力至少做功___________J．(取g=10m/s2)． 3、如圖所示，BD為一水平面，AC是斜面，一物體從A點由靜止開始沿AC滑下，滑至D點時速度剛好為零，如果斜面改為AE（φ＞θ），讓該物體從A點由靜止開始沿AE滑下，最終物體靜止于水平面上的F點（圖中未畫出）．試推證F點在D的左邊、右邊、還是與D點重合．（已知物體與接觸面之間的動摩擦因數(shù)處處相同，不計物體通過E或C點時的能量損失） 4、質(zhì)量為m的滑塊與傾角為θ的斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，μ下載提示(請認真閱讀)
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