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(jìn)一步理解動能的概念,掌握動能的計(jì)算式. 2.結(jié)合教學(xué),進(jìn)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(shí)際問題. 【重點(diǎn)】理解動能的概念,應(yīng)用動能定理解決實(shí)際問題。 【難點(diǎn)】動能定理的表達(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(dá)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(diǎn)是不必追究全過程的運(yùn)動性質(zhì)和狀態(tài)變化的細(xì)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(diǎn)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(diǎn)的臨界情況分析) 運(yùn)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(yùn)動有幾個過程時(shí),對全程列式比較簡單.對全程列式時(shí),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(fù)功,進(jìn)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(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)。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(yùn)動),通常情況下,計(jì)算變力做功時(shí),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(dá)到的最大速率30m/s時(shí),共用了3min,則在這段時(shí)間內(nèi)列車前進(jìn)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(jī)車功率問題時(shí),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(jī)車的運(yùn)動模式,不同的模式,其運(yùn)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(yùn)動,因此不滿足勻變速運(yùn)動規(guī)律。本題的常見錯誤是認(rèn)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(yùn)動學(xué)公式求出列車運(yùn)動的位移?;蚶闷骄俣裙絹碛?jì)算位移。 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(jìn)S1位移,接著以同方向的水平推力F2作用進(jìn)S2位移,然后撤除外力,物體再前進(jìn)S3位移后停止。求物體的初速度v0。 拓展 本題涉及的三個運(yùn)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(yùn)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(shí)(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(shí)基礎(chǔ)】 ⒈質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下,從靜止開始做直線運(yùn)動,則質(zhì)點(diǎn)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(yùn)動的時(shí)間成正比 D.與它運(yùn)動時(shí)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(shí)刻起作用一向右的水平力,經(jīng)過一段時(shí)間,滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?、大小?m/s,則在這段時(shí)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(yùn)動員,從離地面高h(yuǎn)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(jìn)入水中,不計(jì)空氣阻力,則運(yùn)動員起跳時(shí)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(shí)物體的速度為2m/s(g?。瑒t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(yùn)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(jì)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(yùn)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(dá)地面時(shí),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(yùn)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(shí)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(jì)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(diǎn)由靜止開始沿AC滑下,滑至D點(diǎn)時(shí)速度剛好為零,如果斜面改為AE(φ>θ),讓該物體從A點(diǎn)由靜止開始沿AE滑下,最終物體靜止于水平面上的F點(diǎn)(圖中未畫出).試推證F點(diǎn)在D的左邊、右邊、還是與D點(diǎn)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(jì)物體通過E或C點(diǎn)時(shí)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- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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