辽宁省沈阳市第二十一中学高中物理 7.7动能和动能定理学案 新人教版必修2.doc

7-7动能和动能定理【教学目标】1、知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算。2、掌握动能定理推导过程，理解动能定理的物理意义。3、通过动能定理的演绎推导，感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣【教学重点】【教学难点】【教学内容】一、教材要点（一）知识回顾1、上节课实验探究结论： 2、物体的动能与 和 有关，表达式为 （二）新知识点1、动能变化量的表达式： 2、当物体的初速度为0时，动能变化量的表达式 3、动能变化量是过程量，ek0,表示动能 , ek0,表示动能 （三）动能定理1、定性分析一架飞机在牵引力的作用下（不计阻力），在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：飞机的动能如何变化？为什么？飞机的动能变化的原因是什么？牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系？2、定量推导mmfv1a如图所示，一个物体的质量为，初速度为v1，在与运动方向相同的恒力f（不计摩擦阻力）的作用下发生一段位移l，速度增大到v2，则：力f对物体所做的功多大? 物体的加速度多大?物体的初速、末速、位移之间有什么关系? 结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子? 3、结论（1）动能定理： （2）表达式： 4、应用说明（1）动能定理既适用于恒力作用过程， 也适用于 做功过程；既适用于物体做直线运动情况，也适用于物体做 运动情况（2）动能定理研究的对象既可以是单个物体，也可以是几个物体所组成的一个系统（3）动能定理研究的过程既可以是针对某段具体过程，也可以是运动的全过程（4）动能定理的计算式为标量式，无分量式，不能在某方向上应用动能定理列方程（5）动能定理定量揭示了力对物体所做的 与物体 之间的关系，w为合功，可以理解为 也可以理解为 二、例题解析1、下列关于运动物体所受的合力、合力的功、运动物体动能的变化的说法，正确的是( ) a、运动物体所受的合力不为零，合力必做功，物体的动能一定要变化 b、运动物体所受的合力为零，则物体的动能一定不变 c、运动物体的动能保持不变，则该物体所受合力一定为零 d、运动物体所受合力不为零，则该物体一定做变速运动2、一质量为0.3的弹性小球，在光滑的水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前速度的大小相同，则碰撞前后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中墙对小球做功的大小w为（ ）a .v=0 b. v=12m/s c. w=0 d. w=10.8j3、运动员用200n的力踢足球，把质量是0.4kg的球以60m/s的初速度踢出50m远，那么运动员对球所做的功是多少？4、一架喷气式飞机，质量m=5103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3102m时，达到起飞的速度v =60m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（k=0.02），求飞机受到的牵引力。5、一辆质量为m、速度为v0的汽车关闭发动机后在水平地面上滑行了距离l后停了下来。试求汽车受到的阻力。(两种解法)6、质量为50kg的游泳运动员，从离水10m高的跳台上以4m/s的速度跳出。求：运动员起跳时作了多少功？若不计空气阻力，运动员入水时的速度是多少？若该运动员落水时的速度为13m/s，则他克服空气阻力作了多少功？三、课堂小结四、基础巩固（一）利用动能定理求力质量是2g的子弹，以300m/s的速度射入厚度是5cm的木板，射穿后的速度是100m/s，子弹射穿木板过程中的平均阻力是多大？你对题目中所说的“平均”一词有什么认识？提示：取子弹为研究对象，在子弹穿木板的过程中，已知初、末状态的速度以及位移，可以用动能定理求解，设：子弹初、末速度为，子弹所受平均阻力为f，由动能定理得（二）用动能定理求解多过程问题将质量m=2kg的一块石头从离地面h=2m高处由静止开始释放，落入泥潭并陷入泥中h=5cm深处，不计空气阻力，求泥对石头的平均阻力。（g取10m/s2）hh提示：铅球的运动分成自由下落和陷入沙坑减速运动两个过程，根据动能定理，分段列方程或对全过程列方程，都可求出平均阻力分段法全过程法（三）用动能定理求物体的速度在距离地面高为h处的平台上以水平速度v0抛出一个物体，若不计空气阻力则物体落地前的速度为？若竖直上抛呢？若斜抛呢？若下抛呢？v0（还有其他方法求吗？哪种更简便）（四）利用动能定理求解变力做功如图4所示，ab为1/4圆弧轨道，半径为r=0.8m，bc是水平轨道，长s=3m，bc处的摩擦系数为=1/15，今有质量m=1kg的物体，自a点从静止起下滑到c点刚好停止。求物体在轨道ab段所受的阻力对物体做的功。 （五）用动能定理求物体的位移或路程从离地面h高处落下一只小球，小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的k（k1）倍,而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，求：（1） 小球第一次与地面碰撞后，能够反弹起的最大高度是多少？（2） 小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是多少？（六）动能定理结合圆周运动1、如图所示，一根长为l的细线，一端固定于o点，另一端拴一质量为m的小球，当小球处于最低平衡位置时，给小球一定得初速度v0，要小球能在竖直平面内作圆周运动并通过最高点p，v0至少应多大？2、如图所示，一半径r=20cm竖直放置的圆轨道与水平直轨道相连接。一个质量为m=50g的小球a以一定的初速度由直轨道向左运动，并沿圆轨道的内壁冲上去，如果a经过n点时的速度v1=4m/s，a经过轨道最高点m时对轨道的压力为0.5n，取g=10m/s2。求：小球a从n到m这一段过程中克服阻力做的功w。（七）动能定理在启动、刹车问题中的应用质量为m的汽车，沿平直的公路加速行驶，当汽车的速度为v1时，立即以不变的速率p行驶，经过距离s，达到最大值v2，设汽车行驶过程中收到的阻力始终不变，求（1）汽车的速度由v1增至v2的过程中牵引力做的功？（2）所经历的时间？（八）动能定理和图像结合1 2 3 4 t/svvmo在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达到vm后，立刻关闭发动机直至静止，v-t图像如图所示，设汽车的牵引力为f，摩擦力为ff，全程中引力做功为w1,克服摩擦做功为w2，则a、f:ff = 1：3 b、w1:w2=1：1c、f:ff =4：1 d、w1:w2=1：3（九）对物体系统应用动能定理如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮k，一条不可伸长的轻绳绕过k分别与物块a、b相连，a、b的质量分别为ma、mb，开始时系统处于静止状态。现有一水平恒力f拉物块a，使物体b上升。已知当b上升距离为h时，b的速度为v，求此过程中物块a克服摩擦力所做的功。（重力加速度为g）abkf（提示：物体系统指把a、b看作一个整体，它们的速度关系为 重力对系统做功可以看作分别做功，即wga= ，wgb= 列出动能定理的方程。）五、课后训练lmf1、如图所示，质量为m的小球用长l的细线悬挂而静止在竖直位置。在下列三种情况下，分别用水平拉力f将小球拉到细线与竖直方向成角的位置。在此过程中，拉力f做的功各是多少？用f缓慢地拉；f为恒力；若f为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。可供选择的答案有a. b. c. d.2、 如图所示，光滑水平面上，一小球在穿过o孔的绳子的拉力作用下沿一圆周匀速运动，当绳的拉力为f时，圆周半径为r，当绳的拉力增大到8f时，小球恰可沿半径为r2的圆周匀速运动在上述增大拉力的过程中，绳的拉力对球做的功为？3、某同学从高为h处水平地投出一个质量为m的铅球，测得成绩为s，求该同学投球时所做的功4、质量为m的子弹以水平速度v1射入以速度v2沿同一方向运动的木块中，木块质量为m，当子弹进入木块中深度为d时，子弹和木块的速度分别是v1和v2，若木块和子弹的相互作用力为f，木块与水平面间摩擦不计，试求这一过程中子弹和木块组成的系统动能的损失（用f和d表示） 5、一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，测得停止处对开始运动处的水平距离为s，如图不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同求动摩擦因数6、一个质量为m=2kg的滑块静止放在水平地面上的a点，受到一个大小为10n，与水平方向成37角的斜向上恒力f作用开始运动，当滑块前进l=1m到达b点时，撤去力f，滑块最终停在水平面上的c点，滑块与地面间的动摩擦因数为0.2，求bc间的距离x（g取10m/s2）f abcbcoa7、如图所示，一固定在竖直平面内的光滑半圆形轨道abc在c处与水平地面相切，轨道半径r=0.5m，在与c相距3m的o点进入一小物体，物体与水平面间的动摩擦因数0.4，现给物体一个水平向左的初速度v0，结果它沿ocba运动通过a点，最后落在水平地面上的d点(图中未画出)，cd间距离为1m，求物体初速度v0的大小 8、如图所示，右端连有光滑弧形槽的水平桌面ab长l=1.5m，使一个质量为m=0.5kg的木块在f=1.5n的水平拉力作用下，从桌面上a端由静止开始向右运动，木块到达b端时，撤去力f，木块与水平桌面间的动摩擦因数0.2，求（1）木块沿弧形槽上升的最大高度（2）木块沿弧形槽滑回b端后，在桌面上滑动的最大距离ab9、如图所示，质量为m的物体，从高为h，倾角为的光滑斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，最后停在水平面上，已知物体与水平面间动摩擦因数为，求（1）物体滑至斜面低端时的速度（2）物体在水平面上滑过的距离ho 10 20 t/sek502510、质量为1kg的物体，以某一速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化情况如图所示，则下列判断正确的是（ ）a、物体与水平面间的动摩擦因数为0.3 b、物体与水平面间的动摩擦因数为0.25c、物体滑行的总时间为2s d、物体滑行的总时间为4sabcdeoh11、如图所示，ab与cd为两个对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120，半径r为2m，一个物体在离圆弧底