【高中物理】动能和动能定理导学案 2023-2024学年搞一下学期物理人教版（2019）必修第二册

高一年级物理第八章机械能守恒定律自学探究学案学习内容：8.3动能和动能定理学习目标-核心素养物理观念：1.知道动能定义和表达式，会计算物体的动能.2.会用牛顿定律和运动学公式推导动能定理，理解其含义，并进行相关分析和计算科学思维：运用演绎推导方式推导动能定理的表达式，体会科学探究的方法。科学探究：理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。科学态度与责任：通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然学科中蕴含的严谨的逻辑关系，反映了自然界的真实美。自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗）一、探究动能的表达式（1）复习初中动能概念：物体的动能大小与物体的和有关，越大，动能越大，越大，动能越大。（2）情景启发：炮弹在炮筒内在推力的作用下速度越来越大，动能越来越大，说明动能和做功有关。通过研究力的做功探究动能的表达式。（3）试推导这个过程中外力做的功W与速度v的关系。情境：如图，光滑水平面上一物体质量为m，在恒定外力F作用下，物体发生一段位移l，速度由v1增加到v2，试推导这个过程中外力做的功W与速度v的关系。推导：（4）动能1.动能的定义：物体由于而具有的能量。用符号表示。2.动能的表达式：。3.单位：与功的单位相同，国际单位为。1J＝1kg·m2·s－2.4.标矢性：动能是(选填“矢量”或“标量”)，只有没有。5.动能是状态量，具有瞬时性，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。6.动能具有相对性，选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。7.动能的变化量：末状态的动能与初状态的动能之差，即ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)。动能的变化量是过程量，ΔEk＞0，表示物体的动能；ΔEk＜0，表示物体的动能。自主练习：1、（多选）对质量一定的物体，下列说法正确的是（）A.速度发生变化时，动能一定发生变化B.速度发生变化时，动能不一定发生变化C.速度不变时，其动能一定不变D.动能不变时，速度一定不变2、(多选)一质量为0.1kg的小球，以5m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰墙过程中速度的变化量和动能的变化量分别是()A．Δv＝10m/sB．Δv＝0C．ΔEk＝1J D．ΔEk＝0二.动能定理.1．动能定理的内容:力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中．2．动能定理的表达式(1)W＝(2)W＝Ek2－Ek1.说明：式中W为，它等于各力做功的．3.动能定理再推导：3.动能定理的物理意义：动能定理指出了合外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即合力做正功时，物体的动能__________；合力做负功时，物体的动能___________。做了多少功，动能就变化多少。强调：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做了多少功来度量．动能定理从能量变化的角度反映了力改变运动的状态在空间上的累积效果。4．动能定理的适用范围①不仅适用于做功也适用于做功;②不仅适用于运动，也适用于运动情况．③力可以是各种性质的力。④既可以同时作用，也可以分阶段作用。5.应用动能定理解题的一般步骤：(1)选取研究对象(通常是单个物体)，明确它的运动过程．(2)对研究对象进行受力分析，明确受几个力，几个力在做功，求出各个力做功的代数和．(3)明确物体的初末状态以及在初、末状态的动能Ek1、Ek2.(4)列出动能定理的方程W＝Ek2－Ek1，结合其他必要的辅助方程求解并验算．强调：动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间。因此用它处理问题常常比较方便。例1.一架喷气式飞机，质量m=7.0×104kg，起飞过程中从静止开始滑跑.。当位移l达到2.5×103m时，速度达到起飞速度v=80m/s，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g取10m/s2，求飞机受到的牵引力。解法一：利用牛顿第二定律和运动学公式解法二：利用动能定理例2.如图所示，质量为m的物块静止在光滑的水平面上，开始在水平恒力F的作用下运动了l，然后换成3F的水平恒力作用又滑行了l，求：物块滑完2l时的速度多大？例3.如图所示，质量为m的物块与转台之间的动摩擦因数为，物体与转轴相距为R，物块随转台由静止开始转动，当转速增加到某值时，物块即将在转台上滑动，此时，转台已开始做匀速转动。在这一过程中，摩擦力对物体做功为A．0B．2mgRC．2mgRD．mgR/2例4.(多选)如图所示，质量为m的小车在水平恒力F的推动下，从山坡(粗糙)底部A处由静止开始运动至高为h的坡顶B处，获得的速度为v，A、B之间的水平距离为x，重力加速度为g。下列说法正确的是()A．小车克服重力所做的功是mghB．合力对小车做的功是eq\f(1,2)mv2C．推力对小车做的功是eq\f(1,2)mv2＋mghD．阻力对小车做的功是eq\f(1,2)mv2＋mgh－Fx强化练习A组1.关于物体的动能，下列说法正确的是()A．物体速度变化，其动能一定变化B．物体所受的合外力不为零，其动能一定变化C．物体的动能变化，其运动状态一定发生改变D．物体的速度变化越大，其动能变化一定也越大2.（多选）甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力F分别拉它们在水平面上从静止开始运动相同的距离s。如图所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下列关于力F对甲、乙两物体做的功和甲、乙两物体获得的动能的说法中正确的是（）A．力F对甲物体做功多B．力F对甲、乙两个物体做的功一样多C．甲物体获得的动能比乙大D．甲、乙两个物体获得的动能相同3.如图所示,滑雪者从高为H的山坡上的A点由静止下滑,到B点后又在水平雪面上滑行,最后停止在C点.A、C两点的水平距离为s,求滑雪板与雪面间的动摩擦因数μ.5.如图,民航客机机舱紧急出口的气囊可看作一条连接出口与地面的斜面,若斜面高3m,长6m。质量为60kg的人从出口无初速滑下,滑下时人所受的阻力大小是220N,将人看作质点,取（1）人从出口滑到地面过程中重力做的功；2）人刚滑到地面前的速度大小。6、一辆汽车以v1＝6m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行s1＝3.6m，如果以v2＝8m/s的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离s2应为()A．6.4mB．5.6mC．7.2mD．10.8m7、北京将于2022年初举办冬奥会，冰壶是冬奥会的比赛项目。将一个冰壶以一定初速度推出后将运动一段距离停下来。换一个材料相同、质量更大的冰壶，以相同的初速度推出后，冰壶运动的距离将()A.不变 B.变小C.变大 D.无法判断8．质量为m的物体，在竖直平面内高h=1m的光滑弧形轨道A点，以v0=4m/s的初速度沿轨道滑下，并进入BC轨道，如图所示。已知BC段的动摩擦因数μ=0.4（g取10m/s2），求：（1）物体滑至B点时的速度。（2）物体最后停在离B点多远的位置。9.质量为1.0kg的滑块，以4m/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4m/s，则在这段时间内水平力所做的功为()A．0 B．8J C．16J D．32J10.(多选)质量不等，但有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平地面上滑行，直至停止，则()A.质量大的物体滑行的距离大B.质量小的物体滑行的距离大C.它们滑行的距离一样大D.它们克服摩擦力所做的功一样多11.一质量为的小球，用长为的轻绳悬挂于点。小球在水平拉力作用下，从平衡位置点很缓慢地移动到点，如图所示，则拉力所做的功为A． B． C． D．12．水上乐园有一末端水平的滑梯，质量为的儿童从滑梯顶端由静止开始滑下后落入水中。如图所示，滑梯顶端到末端的高度，末端到水面的高度，重力加速度g取，该儿童视为质点，不计空气阻力，儿童的落水点到滑梯末端的水平距离为，则该儿童下滑过程中克服摩擦力做的功为（）A． B． C． D．13．如图所示，一球员将足球从球门正前方某处踢出，在竖直平面内经位置1、2、3后落地，位置1、3等高，位置2在最高点，不考虑足球的旋转，则足球（）A．在位置3和位置1时的动能相等B．上升过程的时间等于下落过程的时间C．从位置1到位置2过程减少的动能大于从位置2到位置3过程增加的动能D．从位置1到位置2过程克服重力做功大于从位置2到位置3过程重力做功14．一质量为m的小球（可视为质点）从高度为H的平台上以速度v0水平抛出，落在松软的路面上，出现一个深度为h的坑，如图所示，不计空气阻力，重力加速度为g。对小球从抛出到落至坑底的过程中，以下说法正确的是（）A．外力对小球做的总功为mg（H+h）+mB．外力对小球做的总功为0C．路基对小球做的功为D．路基对小球做的功为B组15.下列关于运动物体所受的合力、合力做功和动能变化的关系，正确的是（）A．如果物体所受的合力为零，物体的动能一定不变B．如果合力对物体做的功为零，则合力一定为零C．物体在合力作用下做匀变速直线运动，则动能在一段过程中的变化量一定不为零D．物体的动能不发生变化，物体所受合力一定是零16.木块在水平恒力F的作用下，沿水平路面由静止出发前进了L米，随即撤去此恒力，木块沿原方向前进了2L米才停下来，设木块运动全过程中地面情况相同，则摩擦力的大小Fu和木块所获得的最大动能EK分别为A．Fu=EK=LB．Fu=EK=FLC．Fu=Ek=LD．Fu=EK=L17.如图2所示，在2014年索契冬奥会冰壶比赛中，某次运动员从投掷线MN放手投掷后，发现冰壶投掷的初速度v0较小，直接滑行不能使冰壶沿虚线到达更近圆心O的位置，于是运动员在冰壶到达前用毛刷摩擦冰壶运行前方的冰面，这样可以使冰壶与冰面间的动摩擦因数从μ减小至某一较小值μ′，恰使冰壶滑行到圆心O点。在运动过程中，以下说法正确的是()A.只要投掷成功，在冰壶直线滑行路径上靠近O点的区间擦冰，擦冰距离要小一些B.只要投掷成功，在冰壶直线滑行路径上任意区间擦冰，擦冰距离都是一样的C.只要投掷成功，在冰壶直线滑行路径上靠近O点的区间擦冰，冰壶滑行的总时间要小些D.只要投掷成功，在冰壶直线滑行路径上任意区间擦冰，冰壶滑行的总时间都一定18.将3个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了3个不同的三角形，如图所示其中1和2底边相同，2和3高度相同．现将一个可以视为质点的物块分别从3个木板的顶端由静止释放，并沿木板下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数均为μ.在这3个过程中，下列说法正确的是A．沿着1和2下滑到底端时，物块的速度大小不同；沿着2和3下滑到底端时，物块的速度大小相同B．沿着1下滑到底端时， C．物块沿着3下滑到底端时，物块的速度最大D．物块沿着1和2下滑到底端的过程中，克服摩擦力做的功是一样的多19．在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速直线运动，当速度达到后，立即关闭发动机直至静止，图像如图所示，设汽车的牵引力为F，受到的摩擦力为，全程中牵引力做功为，克服摩擦力做功为，则（）A．B．C．D．20．如图所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，BC是水平的，其长度d＝0.60m．盆边缘的高度为h＝0.30m．在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止下滑．已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0.10．小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为（）A．0.50m B．0.60m C．0.10m D．021.如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是 A．电动机多做的功为mv2B.摩擦力对滑块做功为C．传送带克服摩擦力做的功为D．以上说法都不对22．如图所示，物块以60J的初动能从斜面底端沿斜面向上滑动，当它的动能减少为零时，重力势能增加了45J，则物块回到斜面底端时的动能为（

）A．15J B．20J C．30J D．45J23．质量为2kg的物体以一定的初速度沿倾角为30°的足够长斜面向上滑行，在向上滑行的过程中，其动能随位移x的变化关系如图所示，取重力加速度g=10m/s2。则物体返回到出发点时的动能为A．10J B．20J C．30J D．50J24.复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，以恒定的功率P从静止启动在平直轨道上行驶，经过时间t达到最大速度，已知该车阻力f保持不变，动车在时间t内，下列说法正确的是A．动车做匀加速直线运动B．动车的最大速度为C．动车的位移为D．动车的位移为25．质量为m的小球用长为l的细线悬于A点，初始时刻使小球在水平面内以角速度ω做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g。由于空气阻力作用，小球的运动状态缓慢变化，最终静止在A点的正下方，在此过程中（）A．绳的拉力始终小于等于mgB．小球的线速度始终小于等于ωlsinθC．空气阻力做的功为mgl（1-cosθ）D．重力做的功为mgl（1-cosθ）26.如图所示，一可以看成质点的质量m＝2kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飞出后，恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道，BC为圆弧的竖直直径，其中B为轨道的最低点，C为最高点且与水平桌面等高，圆弧AB对应的圆心角θ＝53°，轨道半径R＝0.5m．已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，不计空气阻力，g取10m/s2.(1)求小球的初速度v0的大小；(2)若小球恰好能通过最高点C，求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功27.如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动，已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为s，若木块对子弹的阻力f视为恒定，则下列关系式中正确的是（）A．fL＝Mv2B．fs＝mv2C．fs＝mv02－(M＋m)v2D．f(L＋s)＝mv02－mv228．滑板运动是极限运动的鼻祖，许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图所示是滑板运动的轨道，BC和DE是两段光滑圆弧形轨道，BC段的圆心为O点，圆心角为60°，半径OC与水平轨道CD垂直，水平轨道CD段粗糙且长8m。一运动员从轨道上的A点以的速度水平滑出，在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧形轨道BC，经CD轨道后冲上DE轨道，到达E点时速度减为零，然后返回。已知运动员和滑板的总质量为60kg，B、E两点与水平面CD的竖直高度分别为h和H，且，，g取。求：（1）运动员从A运动到达B点时的速度大小；（2）轨道CD段的动摩擦因数；（3）通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到B点？C组29．某学习小组通过质量为m的电动玩具小车在水平面上的运动来研究功率问题。小车刚达到额定功率开始计时，且此后小车功率不变，小车的图像如图甲所示，时刻小车的速度达到最大速度的四分之三，小车速度由增加到最大值的过程中，小车的牵引力与速度的关系图像如图乙所示，且图线是双曲线的一部分（即反比例图像），运动过程中小车所受阻力恒定，求：（1）电动玩具小车的最大速度；（2）时刻，电动玩具小车的加速度大小