高中物理《動(dòng)能和動(dòng)能定理》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2

1、高一年級(jí)物理學(xué)科“問題導(dǎo)學(xué)案”【課題】：動(dòng)能和動(dòng)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(dòng)能的概念，掌握動(dòng)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(dòng)能定理的確切含義，應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題【重點(diǎn)】理解動(dòng)能的概念，應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題?！倦y點(diǎn)】動(dòng)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(dòng)能.與物體的_和_ 有關(guān)。2、表達(dá)式：Ek_；說明：?jiǎn)挝唬篲，符號(hào)：_；1kg·m2/s21N·m1J動(dòng)能是_量：動(dòng)能_于或_于零，且其大小與速度方向_關(guān)。動(dòng)能是_量，表達(dá)式中，v應(yīng)為對(duì)應(yīng)

2、_的_速度；動(dòng)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(duì)_的速度。3、動(dòng)能的變化（也叫動(dòng)能的_量）（1）表達(dá)式：kk2k1 （及對(duì)應(yīng)過程的_動(dòng)能減去_動(dòng)能的差值）（2）說明：加速中k_0；減速中k _0二、動(dòng)能定理1、推導(dǎo)：_2、定理內(nèi)容：_力對(duì)物體所做的功，等于物體動(dòng)能的_.表達(dá)式為：_ 3、說明動(dòng)能定理雖然是在物體受到恒力作用且物體做直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)的情況.動(dòng)能定理中的功應(yīng)包括對(duì)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） 動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)是不必追究全過程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

3、和狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)，只需考慮對(duì)應(yīng)過程中的外力做的總功和動(dòng)能變化。（動(dòng)能定理的缺點(diǎn)是無法體現(xiàn)對(duì)應(yīng)過程中某一瞬間的動(dòng)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(dòng)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(dòng)有幾個(gè)過程時(shí)，對(duì)全程列式比較簡(jiǎn)單.對(duì)全程列式時(shí)，關(guān)鍵是分清整個(gè)過程有哪些力做功和各力做功對(duì)應(yīng)的位移，并確定初始狀態(tài)和終了狀態(tài)的動(dòng)能。用動(dòng)能定理解題的步驟確定研究對(duì)象及所研究的物理過程； 分析物體的受力情況，明確各個(gè)力是否做功，做正功還是做負(fù)功，進(jìn)而明確合外力的功；確定始、末態(tài)的動(dòng)能。(未知量用符號(hào)表示)；根據(jù)動(dòng)能定理列方程； 求解方程、分析結(jié)果。【例題解析】例1 如圖所示，在光滑的

4、平臺(tái)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?gòu)腂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)。已知OB=3m，AB=4m。求此過程中人對(duì)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(dòng)），通常情況下，計(jì)算變力做功時(shí)，一般多是用動(dòng)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(duì)鉛球的平均阻力。提示：直接對(duì)全過程應(yīng)用動(dòng)能定理：mg(H+h)-fh=0-0 例2 一列車的質(zhì)量是5×105kg，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

5、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(dòng)模式，不同的模式，其運(yùn)動(dòng)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(dòng)，因此不滿足勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本題的常見錯(cuò)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(dòng)學(xué)公式求出列車運(yùn)動(dòng)的位移。或利用平均速度公式來計(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(dòng)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(jìn)S1位移，接著以同方向的水平推力F2作

6、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(gè)運(yùn)動(dòng)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(dòng)來處理，但是應(yīng)分成三個(gè)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(dòng)能定理可以將全過程當(dāng)作一個(gè)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?kù)o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(shí)（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?shí)基礎(chǔ)】質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下，從靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)的

7、動(dòng)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(dòng)的時(shí)間成正比 D.與它運(yùn)動(dòng)時(shí)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(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?ms，則在這段時(shí)間內(nèi)水平力做功為（ ） A0 B8J C16J D20J 質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員，從離地面高h(yuǎn)的跳臺(tái)上以速度斜向上跳起，跳起高度離跳臺(tái)為H，最后以速度進(jìn)入水中，不計(jì)空氣阻力，則運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)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(shí)物體的速度為2m/s（g?。?，則下列說法正確的是（ ）A. 手

8、對(duì)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(dòng)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(dòng)，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(gè)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(duì)物體做的功為Fs D.力F對(duì)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

9、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(duì)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(gè)平衡力(均為恒力)作用下沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若撤去一個(gè)水平力，則有（ ）A物體的動(dòng)能可能減少 B物體的動(dòng)能可能不變C物體的動(dòng)能可能增加 D余下的一個(gè)力一定對(duì)物體做正功2、在離地面一定高度處，以相同的動(dòng)能，向各個(gè)方向拋出多個(gè)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(dòng)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)對(duì)它施加一向西的力使它停下來，則該外力對(duì)物體做的功是（ ）A16J B8J C4

10、J D04、甲、乙、丙三個(gè)物體具有相同的動(dòng)能，甲的質(zhì)量最大，丙的最小，要使它們?cè)谙嗤木嚯x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(gè)質(zhì)量為1kg的滑塊放在彈簧另一端，用力水平推動(dòng)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(duì)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

11、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(dòng)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(gè)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(zhǎng)為L(zhǎng)=40cm，質(zhì)量為2.0kg，與桌面間動(dòng)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

12、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（），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(dòng)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的滑塊與傾角為的斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，<tan，斜面底端有一個(gè)和斜面垂直放置的彈性擋板,滑塊滑到底端與它碰撞時(shí)沒有機(jī)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(zhǎng)，求：(1)滑塊最終停

13、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(duì)象為水平面上的物體；物體受到重力、平臺(tái)的支持力、繩子的拉力；重力和平臺(tái)的支持力都不對(duì)物體做功，繩子拉力對(duì)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×（5×4/5）2/20=48J答：此過程中人對(duì)物體所做的功為48J。例2解析 確定研究對(duì)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(dòng)摩擦力及空氣給的滑動(dòng)摩擦阻力總計(jì)為f（如圖所示）；地面給的牽引力對(duì)汽車做正功（但為變力做功）；阻力f對(duì)汽車做負(fù)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(dāng)列車達(dá)到最大速率時(shí)以vm勻速行駛，f =P/ vm=1×105N, 代入數(shù)據(jù)得s=3400m例3解析 本題有三個(gè)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(dòng)能定理一次性處理。F1和F