（人教版）必修第二册高中物理同步导学案8.3动能和动能定理（原卷版）

§8.3动能和动能定理目标展示目标展示〖教学目标〗1.理解动能的概念，利用动能定义式进行计算；2.理解动能定理表述的物理意义，并能进行相关分析与计算；3.恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理；4.理解恒力作用下的直线运动牛顿运动定律理与动能定理处理问题的异同点，体会对于变力作用、曲线运动动能定理解决问题的优越性。〖核心素养〗【物理观念】树立动能的观念，理解动能定理的表达式【科学思维】培养学生的创造能力和创造性思维，培养学生演绎推理的能力。【科学探究】通过探究外力对物体所做的功与物体动能的变化关系，学会获取知识与实验技能的方法。【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所蕴含的严谨的逻辑关系。反映了自然界的真实美。〖教学重点与难点〗重点：理解动能定理，应用动能定理解决问题难点：通过研究外力做功来推导得出动能定理的表达式预习案预习案使用说明及学法指导（正确的方法会取得事半功倍的效果！）1．首先明确“知识必备”中的两个知识点；然后再通读教材，查找资料，完成“教材助读”中的问题；2．完成时间：20分钟。知识必备（你准备好了吗？）合力做功运动学问题教材助读（问题引领方向！）1．如何应用动能定理解决动力学问题 2．动能定理的适用条件预习检测（检测有助于查找存在的问题和不足！）1.改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下，汽车的动能各是原来的几倍？A．质量不变，速度增大到原来的2倍B．速度不变，质量增大到原来的2倍C．质量减半，速度增大到原来的4倍D．速度减半，质量增大到原来的4倍2.把一辆汽车的速度从10km/h加速到20km/h，或者从50km/h加速到60km/h，哪种情况做的功比较多？通过计算说明。3.我们曾在第四章中用牛顿运动定律解答过一个问题：民航客机机舱紧急出口的气囊是一条连接出口与底面的斜面，若斜面高3.2m，斜面长6.5m，质量为60kg的人沿斜面滑下时所受的阻力是240N，求人滑至底端时的速度大小，g取10m/s2。请用动能定理解答。4.判一判(1)速度大的物体动能也大． (×)(2)某物体的速度加倍，它的动能也加倍． (×)(3)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化． (√)(4)物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零． (×)(5)物体的动能增加，合外力做正功． (√)我的疑问（发现问题比解决问题更重要！）请将预习中未能解决的问题和疑问写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。探究案探究案质疑探究（质疑解疑，合作探究）探究点一：动能和动能定理的理解例1.关于动能的理解，下列说法错误的是()A．凡是运动的物体都具有动能B．动能不变的物体，一定处于平衡状态C．重力势能可以为负值，动能不可以为负值D．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化例2.下列关于运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，正确的是()A.物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化B.若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零C.物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化D.物体的动能不变，所受的合外力必定为零探究点二：动能定理的基本应用例3.一架喷气式飞机，质量m为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80m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的150。g取10m/s2针对训练1.质量为8g的子弹，以300m/s的速度射入厚度为5cm的固定木板（图8.3-5），射穿后的速度是100m/s。子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是多大？规律总结（知识提炼，浓缩精华）（1）应用动能定理解题的一般步骤①明确研究对象，明确运动过程。②分析研究对象的受力情况和各个力的做功情况，然后求各个力做功的代数和:W总③明确始末状态初动能Ek1，末动能Ek2根据动能定理列出方程:W总＝Ek2—Ek1④根据动能定理列方程求解并检验。（2）合力对物体做功等于物体动能变化量，合力做正功，物体动能增加；合力做负功，物体动能减少。探究点三：应用动能定理求解多过程问题例4.人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的质量为50kg，g取10m/s2，cos37°＝0.8。求：（1）重物刚落地时的速度是多大？重物对地面的平均冲击力是多大？拓展：试着由甲到丁的过程应用动能定理求解第二问，看结果是否一样，你能得出什么结论？针对训练2.如图所示，一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落，陷入沙坑2cm深处，空气阻力不计，取g=10m/s2.求沙子对铅球的平均阻力f针对训练3.如图所示，小滑块从高为h的斜面上的A点，由静止开始滑下，经B点在水平面上滑到C点而停止，现在要使小滑块由C点沿原路径回到A点时速度为0，那么必须给小滑块以多大的初速度？(设小滑块经过B点时无能量损失)针对训练4.如图所示，质量m＝1kg的木块静止在高h＝1.2m的平台上，木块与平台间的动摩擦因数μ＝0.2，用水平推力F＝20N，使木块产生位移l1＝3m时撤去，木块又滑行l2＝1m时飞出平台，求木块落地时速度的大小？(g取10m/s2)规律总结（知识提炼，浓缩精华）（1）动能定理可以分过程应用，也可以全过程应用，很多时候全过程应用动能定理可以省去很多中间步骤，节省解题时间。（2）全过程应用动能定理时，必须把每一个过程中各个力做功都算进去。探究点四：应用动能定理求解曲线运动例5.一质量为的小球，用长为细线拴住，在竖直平面内做圆周运动（忽略空气阻力）（g取），求：（1）若过最高点时绳的拉力刚好为零，此时小球速度多大？（2）若过最高点时的速度为，当小球运动到最低点时细线拉力多大？针对训练5.如图所示，一质量为m的可视为质点的小球用长为L的轻质细线悬于O点，与O点处于同一水平线上的P点处有一个光滑的细钉，。在A点给小球一个水平向左的初速度，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B。已知重力加速度为g。（设小球在运动过程中细线不会被拉断）（1）若不计空气阻力，小球到达B点时的速率为多大？（2）若不计空气阻力，小球初速度，试判断小球能否到达B点？若能到达，求在B点时细线受到小球拉力的大小；拓展：若空气阻力不能忽略，空气阻力的大小方向都在随时改变，给小球向左的初速度时小球恰能到达B点，有什么办法可以求出此过程中空气阻力做功？探究点五：应用动能定理求解变力做功例6.如图所示，光滑水平面AB与竖直面的半圆形导轨在B点衔接，导轨半径R，一个质量为m的物块静止在A处压缩弹簧，把物块释放，在弹力的作用下获得一个向右的速度，当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点。已知物块在到达B点之前已经与弹簧分离，不计空气阻力，重力加速度为g，求：（1）物块从B至C克服摩擦阻力所做的功；（2）物块离开C点后落回水平面时动能的大小。针对训练6.一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点。小球在水平力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示，则力F所做的功为()A．mgLcosθ B．mgL(1－cosθ)C．FLsinθ D．FLcosθ针对训练7.如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则()W＝eq\f(1,2)mgR，质点恰好可以到达Q点B．W＞eq\f(1,2)mgR，质点不能到达Q点C．W＝eq\f(1,2)mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离D．W＜eq\f(1,2)mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离针对训练8.如图甲所示，内部是一个类似锥形的漏斗容器．现在该装置的上方固定一个半径为R的四分之一光滑管道AB，光滑管道下端刚好贴着锥形漏斗容器的边缘，如图乙所示．将一个质量为m的小球从管道的A点静止释放，小球从管道B点射出后刚好贴着锥形容器壁运动，由于摩擦阻力的作用，运动的高度越来越低，最后从容器底部的孔C掉下，(轨迹大致如图乙虚线所示)，已知小球离开C孔的速度为v，A到C的高度为H．求：(1)小球达到B端的速度大小；(2)小球在管口B端受到的支持力大小；(3)小球在锥形漏斗表面运动的过程中克服摩擦阻力所做的功针对训练9.如图所示，在水平放置的光滑的平板中心开一个小孔O，穿过一细绳，绳的一端系住一个质量为m的小球，开始时另一端用力F拉着使小球在平板上做半径为r的匀速圆周运动，后来在运动过程中，逐渐增大拉力减小半径，当拉力增大为8F后又保持不变，此时小球的运动半径减为，仍然做匀速圆周运动。求：(1)当拉