2019-2020年高中物理《動能和動能定理》導學案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理動能和動能定理導學案 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【學習目標】 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，進行探索研究和科學思維能力的訓練 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【自主導學】復習：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：單位：_，符號：_；1kgm2/s21Nm1J動能是_量：動能_于或_于零，且其大小與速度方向_關(guān)。動能是_量，表達式中，v應(yīng)為對應(yīng)_的_速度；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：kk2k1 （及對應(yīng)過程的_動能減去_動能的差值）（2）說明：加速中k_0；減速中k _0二、動能定理1、推導：_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.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） 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確定研究對象及所研究的物理過程； 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；確定始、末態(tài)的動能。(未知量用符號表示)；根據(jù)動能定理列方程； 求解方程、分析結(jié)果?！纠}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，開始處于靜止狀態(tài)，當人拉緊繩子以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，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作一個過程來處理，充分體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，學習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：小球第一次下落至鋼板時（尚未碰撞）的速度；小球從開始下落到完全靜止所通過的總路程?！竞粚嵒A(chǔ)】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)橄蛴摇⒋笮?ms，則在這段時間內(nèi)水平力做功為（ ） A0 B8J C16J D20J 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?。?，則下列說法正確的是（ ）A. 手對物體做功12J B. 合外力做功2JC. 合外力做功12J D. 物體克服重力做功10J5. 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）hH【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2ms的速度向東運動，當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（ ）A16J B8J C4J D04、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、25W6、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（），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的滑塊與傾角為的斜面間的動摩擦因數(shù)為，<tan，斜面底端有一個和斜面垂直放置的彈性擋板,滑塊滑到底端與它碰撞時沒有機械能損失，如圖所示若滑塊從斜面上高為h處以速度v0開始沿斜面下滑，設(shè)斜面足夠長，求：(1)滑塊最終停在何處?(2)滑塊在斜面上滑行的總路程是多少? 參考答案例1解析 確定研究對象為水平面上的物體；物體受到重力、平臺的支持力、繩子的拉力；重力和平臺的支持力都不對物體做功，繩子拉力對物體做正功（但繩子拉力大小未知）；物體的速度由零增加到5m/s；根據(jù)W總=mv22/2mv12/2列方程為W總= W拉mv22/2mv12/26（54/5）2/20=48J答：此過程中人對物體所做的功為48J。例2解析 確定研究對象為水平面上的汽車；汽車受到重力、地面的支持力、地面給的牽引力（靜摩擦力）；地面滾動摩擦力及空氣給的滑動摩擦阻力總計為f（如圖所示）；地面給的牽引力對汽車做正功（但為變力做功）；阻力f對汽車做負功，其余力均不做功；汽車的速度由10m/s增加到30m/s；根據(jù)W總=mv22/2mv12/2列方程為Pt-fs=m(v22-v12)/2當列車達到最大速率時以vm勻速行駛，f =P/ vm=1105N, 代入數(shù)據(jù)得s=3400m例3解析 本題有三個物理過程，考慮到物體的受力情況，力的做功情況很清晰，可以用全過程的動能定理一次性處理。F1和F2均為動力做功，滑動摩擦力mg為阻力做負功，各力做功的代數(shù)和等于物體動能的變化F1S1+F2S2-mg(S1+S2)=0-mv02/2,解得:【夯實基礎(chǔ)】1.AD 2.A 3.A 4.ABD 5.BC 6.BC 7. 820N【知能提升】1.AC 2.AC 3.C 4.C 5.C 6.C 7.D 【出類拔萃】1. 2mgh 2. 0.8J 3. F點與D點重合 4. (1) 停在斜面底端 (2) (v02+2gh)/2gcos