2019-2020年高中物理《動(dòng)能和動(dòng)能定理》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理《動(dòng)能和動(dòng)能定理》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2 【課題】：動(dòng)能和動(dòng)能定理 【課型】問(wèn)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(wèn)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(wèn)題。 【難點(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(shuō)明：①單位：____________，符號(hào)：_______________；1kgm2/s2＝1Nm＝1J ②動(dòng)能是_________量：動(dòng)能_________于或______于零，且其大小與速度方向_____關(guān)。 ③動(dòng)能是________量，表達(dá)式中，v應(yīng)為對(duì)應(yīng)__________的____________速度； ④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：ΔＥk＝Ｅk2－Ｅk1 （及對(duì)應(yīng)過(guò)程的________動(dòng)能減去_______動(dòng)能的差值） （2）說(shuō)明：加速中ΔＥk________0；減速中ΔＥk ______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(shuō)明 ①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(lái)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. ②動(dòng)能定理中的功應(yīng)包括對(duì)應(yīng)過(guò)程內(nèi)的一切外力的功，而且在某一過(guò)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(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)是不必追究全過(guò)程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)，只需考慮對(duì)應(yīng)過(guò)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(wú)法體現(xiàn)對(duì)應(yīng)過(guò)程中某一瞬間的動(dòng)力學(xué)關(guān)系，如過(guò)山車(chē)通過(guò)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(guò)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(guò)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 ①確定研究對(duì)象及所研究的物理過(guò)程； ②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； ③確定始、末態(tài)的動(dòng)能。(未知量用符號(hào)表示)； ④根據(jù)動(dòng)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(tái)上有一質(zhì)量為6kg的物體，開(kāi)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(guò)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(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理：mg(H+h)-fh=0-0] 例2 一列車(chē)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(chē)前進(jìn)的距離是多少？（假設(shè)地面及空氣給汽車(chē)的阻力為恒力） 拓展 涉及機(jī)車(chē)功率問(wèn)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(chē)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(chē)功率不變，列車(chē)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(jiàn)錯(cuò)誤是認(rèn)為列車(chē)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(chē)運(yùn)動(dòng)的位移。或利用平均速度公式來(lái)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μ，在開(kāi)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(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(lái)處理，但是應(yīng)分成三個(gè)物理過(guò)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(guò)程當(dāng)作一個(gè)過(guò)程來(lái)處理，充分體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，學(xué)習(xí)過(guò)程中要善于選擇合適的過(guò)程來(lái)處理問(wèn)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(guò)程中無(wú)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(kāi)始下落到完全靜止所通過(guò)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(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能（ ） A.與它通過(guò)的位移成正比 B.與它通過(guò)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 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(guò)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(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． 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(shuō)法正確的是（ ） A. 手對(duì)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(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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，通過(guò)距離s撤去力F，這以后又通過(guò)距離S停止下來(lái)，則在這個(gè)過(guò)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高處由靜止開(kāi)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） h H 【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2m／s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(lái)，則該外力對(duì)物體做的功是（ ） A．16J B．8J． C．4J D．0 4、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(guò)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、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(chē)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(chē)急剎車(chē)后，甲車(chē)滑行的最大距離為s1，乙車(chē)滑行的最大距離為s2．設(shè)兩車(chē)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(lèi)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_(kāi)_______． 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(kāi)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(kāi)始沿AE滑下，最終物體靜止于水平面上的F點(diǎn)（圖中未畫(huà)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(guò)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(dòng)摩擦因數(shù)為μ，μ下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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