【中学教材全解】高中物理 7.7 动能和动能定理课时学案 新人教版必修2(1).doc

第7节 动能和动能定理学习目标1.知道什么是动能，知道动能的计算公式，知道动能是标量。2.知道动能定理的内容和表达式，正确理解动能定理表达式中各量的物理意义。3.会用动能定理分析求解问题。自主学习1.物体由于运动而具有的能量称为动能，表达式为 ，动能是 量，是 量，单位与功的单位相同，在国际单位制中都是 。2.两个质量为m的物体，若速度相同，则两个物体的动能 ，若动能相等，两个物体的速度 。3.力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中 ，这个结论叫动能定理。表达式为w= 。式中w为合外力对物体做的功，也可理解为各力对物体做功的 ，如果合外力做正功，物体的动能 ；合外力做负功，物体的动能 。4.动能定理既适用于直线运动，也适用于 运动，既适用于恒力做功，也适用于 做功。且只需确定初、末状态而不必涉及过程细节，因而解题很方便。自我检测1.下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是（ ）a.甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍b.甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍c.甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍d.质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向西运动2.关于功和物体动能变化的关系，下列说法正确的是（ ）a.只要有动力对物体做功，物体的动能就增加b.只要物体克服阻力做功，它的动能就一定减少c.外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差d.动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化3.a、b、c三球自同一高度以相同速率抛出，a球竖直上抛，b球水平抛出，c球竖直下抛。设三球落地时的速率分别为va、vb、vc，则（ ） a.vavbvcb.va=vbvcc.vavbvcd.va=vb=vc4.质量为1.0 kg的滑块，以4 m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行，从某一时刻起将一向右水平力作用于滑块，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4 m/s，则在这段时间内水平力所做的功为（ ）a.0b.8 jc.16 jd.32 j课内探究一、动能的表达式1.设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力f的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图7-7-8所示。试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力f对物体做功w=fl与v12、v22的关系。图7-7-82.根据功w与v12、v22的关系和利用分析wg=mgh1-mgh2，w弹=12kx12-12kx22的思想，确定动能的表达式。3.找到了动能的表达式，分析讨论动能是标量还是矢量？是过程量还是状态量？单位如何？例1我国在1970年发射的第一颗人造卫星，质量为173 kg，运动速度为7.2 km/s，它的动能是多少？二、动能定理1.有了动能的表达式后，前面我们推出的w=12mv22-12mv12如何改写此式？用文字如何描述？2.完成下列问题，思考物体受到几个力的共同作用时，w=ek2-ek1中w的意义。（1）静止在光滑水平面上质量为1 kg的物体，在水平拉力作用下匀加速前进，水平拉力f=10 n，物体在该力作用下运动了2 m。（2）静止在粗糙水平面上质量1 kg的物体，在水平拉力作用下匀加速前进，水平拉力f=10 n，动摩擦因数为0.4，物体在该力作用下运动了2 m。在这两种情况下，请计算完成下表：拉力做 的功摩擦力 做的功合力做 的功物体动能 的变化第一种情况第二种情况 通过分析计算过可以看出，w=ek2-ek1中w为 。例2一架喷气式飞机,质量为5.0103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到l=5.3102 m 时，速度达到起飞速度v=60 m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。思考讨论：（1）飞机的起飞过程是什么性质的运动？（2）起飞过程中飞机受几个力？做功情况如何？（3）飞机的初速度多大？末速度多大？（4）如何求解合力做功？（5）尝试用牛顿第二定律、运动学公式和动能定理分别求解。体会利用动能定理解题的优越性。方法一、用牛顿第二定律、运动学公式求解方法二、用动能定理求解点评：用动能定理解题的优越性：在不涉及运动时间和运动加速度时，利用动能定理解决力学问题更简洁。例3一辆质量为m、速度为v0的汽车，在关闭发动机后在水平地面滑行了距离l后停了下来，试求汽车受到的阻力。思考讨论：（1)汽车运动过程中受哪些力的作用？各力做功情况如何？初、末动能各是多少？（2)用牛顿第二定律、运动学公式和动能定理分别求解。（3)根据例2、例3总结合力做功与动能变化的关系。（4)总结用动能定理解题的步骤。方法一、用牛顿第二定律、运动学公式求解方法二、用动能定理求解3.用动能定理解题的步骤：（1)确定研究对象；（2)分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功；（3)明确物体在始、末状态的动能；图7-7-9（4)根据动能定理列方程求解。例4如图7-7-9所示，一小球用长为l细绳相连系于天花板上，把小球拉至与悬点在同一水平线上，然后由静止释放，求小球运动到悬点的正下方时的速度。思考讨论：（1）小球释放后做什么运动？（2）求小球的速度能否选用牛顿第二定律？若不能，则选用什么规律？图7-7-10点评：动能定理不仅适用于直线运动，也适用于曲线运动。例5如图7-7-10所示，质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h/10处停止，则钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？思考讨论：动能定理是过程规律，解答本题应如何选择物理过程？点评：动能定理既适用于单过程运动，也适用于多过程运动。巩固练习1.下面有关动能的说法正确的是（ ）a.物体只有做匀速运动时，动能才不变b.物体做平抛运动时，水平方向速度不变，动能不变c.物体做自由落体运动时，重力做功，物体的动能增加d.物体的动能变化时，速度不一定变化，速度变化时，动能一定变化2.质量为2 kg的石块做自由落体运动，求石块在第1 s末、第2 s末的动能是多少？图7-7-113.（广东高考）物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图7-7-11所示。下列表述正确的是（ ）a.在01 s内，合外力做正功b.在02 s内，合外力总是做负功c.在12 s内，合外力不做功d.在03 s内，合外力总是做正功图7-7-124.如图7-7-12所示，质量为m的物块，在恒力f的作用下，沿光滑水平面运动，物块通过a点和b点的速度分别是va和vb，物块由a点运动到b点的过程中，力f对物块做的功w为（ ）a.w12mvb2-12mva2b.w=12mvb2-12mva2c.w=12mva2-12mvb2d.由于f的方向未知，w无法求出5.一质量为1 kg的物体被人用手由静止向上提升1 m，这时物体的速度是2 m/s，则下列结论中正确的是（ ）a.手对物体做功12 jb.合外力对物体做功12 jc.合外力对物体做功2 jd.物体克服重力做功10 j6.某人把质量为0.1 kg的一块小石头从距地面5 m的高处以60角斜向上抛出，抛出时的初速度大小为10 m/s，则当石头着地时，其速度大小约为（不计阻力、g取10 m/s2)（ ）a.14 m/sb.12 m/sc.28 m/sd.20 m/s交流讨论1.估测自行车受到的阻力自行车仍是我国主要的代步工具，请根据动能定理设计估测自行车行驶过程中所受阻力的方法。2.研究汽车的制动距离与车速的关系汽车的制动性能，是衡量汽车性能的重要指标。在一次汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻力作用下逐渐停