《动能和动能定理(下)》教案

《动能和动能定理（下）》教案学情分析：学生刚学习完对于能量，功的概念。需要对两个概念有更深入的认识，并且动能，重力势能，弹性势能三者统称的机械能是高中物理必考并且是考查频率非常高的部分，本课需要从最基本的概念出发将动能以及动能定理阐述清楚。同时动能定理也是掌握功能关系最基础的定理。学习目标：①通过情境实例知道什么是动能，以及知道动能与那些物理量相关；②通过物理实验和数学推导知道动能定理公式成立的原因；③灵活使用动能定理解决简单的功能关系的问题。教学阶段教师活动学生活动设计意图概念提出展示自然界因为机械运动而具有的能量，特别运动（具有速度）的物体具有的能量，提出“动能”的概念。观察图片，从中感受到自然界中的能量，对动能概念有初步的认识。通过实例分析，加深学生对动能是由于物体运动而具有的能量的印象。知识回顾回顾上一节课的实验内容，知道做功和速度的平方是成正比的。通过实验巩固了力是改变物体运动状态的原因，并且加深了外力做功与物体的速度平方的关系。理论推导建立情境：设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。进过数学推理得到动能的定量表达式。学会物理的基本思考方法，理想化模型的使用。并学会结合恒力做功公式及匀变速直线运动的规律分析得到动能的表达式。数学推导过程对学生的要求比较高，但是能够教会学生这是一种研究物理问题的方法，同时也教会学生熟练掌握物理规律能够解决很多关联问题。概念辨析对于一个新的物理概念我们要对它好好进行研究，动能的表达式是Ek=12mv2对于动能的物理意义进行分析和学习，及时巩固对其中包含的两个物理量及动能本身物理意义的理解。解释动能的物理含义有助于对动能的理解。概念体验通过实例展示动能大小和构成动能的两个物理量的关系。体验不同物体在运动情况的下的动能，同时尝试计算动能的大小。及时体验，加深对动能的印象。头脑风暴动能定理物理意义：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。思考：公式推导用的是匀变速直线运动，曲线运动或变力做功也适用吗？利用矢量的合成与分解，以及利用微元法进行对动能定理的研究。根据三个不同情境：直线运动，平抛运动，一般的曲线运动来思考分析动能定理的适用条件。对得到的结果进具体分析和思考，并进行笔记记录。利用多情境来分析动能定理，同时也是体现了物理定理的准确性。同时体会动能定理的解题优势。例题分析例题1.一架喷气式飞机，质量m=5000kg，起飞过程从静止开始滑跑。当位移达到l=530m时，速度达到起飞的速度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。求飞机受到的牵引力。解法1是先求合力做功，再通过受力分析求牵引力大小。解法2理清楚有什么力做功，求分力功的代数和等于动能变化。学习动能定理解决问题可以根据功是标量的特点，用两种方式学习动能定理的使用。多种解法可以帮助学生充分理解动能定理的特点同时也能够锻炼学学生的思维。即时训练1.关于动能的理解，下列说法正确的是（）A.动能可以为负值

B.一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，速度变化时，动能也一定变化

C.动能不变的物体，一定处于平衡状态

D.描述物体的动能时，其实也是需要选择参考系的，一般选地面或相对地面静止的物体2.如图所示，物体从A处静止开始沿光滑斜面AO下滑，又在粗糙水平面上滑动，最终停在B处已知A距水平面OB的高度为h，物体的质量为m，现将物体m从B点沿原路送回至A处，需外力做的功至少应为（）①下滑过程中有哪些力做功？②返回原处有哪些力做功？③动能定理的速度只要看那些即可？3.如图所示，一个质量为m=2kg的物体受到与水平面成37°角斜向下方的推力F=10N作用，在水平地面上移动了距离s1=2m后撤去推力，此物体又滑行了s2=1.4m的距离后停止了运动，动摩擦因数μ=0.2，(g取10m/s(1)推力F对物体做的功；

(2)全过程中摩擦力对物体所做的功。通过例题完善对动能定理的理解。从概念题，计算题上面理解动能定理的需要关注的点。把握用动能定理解题的步骤，并及时进行联系，巩固对动能定理的理解。及时训练，巩固知识。思路总结思路步骤：（1）确定研究对象（2）选定研究过程（3）确定初末状态（4）进行受力分析（判断做功的力）（5）运用动能定理（6）最后列式计算记录笔记，回到之前例题对应步骤分析。概念总结回顾学习过的知识点，最后进行总结归纳。课后篇巩固提升合格考达标练1.(多选)质量一定的物体()A.速度发生变化时其动能一定变化B.速度发生变化时其动能不一定变化C.速度不变时其动能一定不变D.动能不变时其速度一定不变答案BC解析速度是矢量,速度变化时可能只有方向变化,而大小不变,动能是标量,所以速度只有方向变化时,动能可以不变;动能不变时,只能说明速度大小不变,但速度方向不一定不变,故B、C正确。2.(多选)(山东临沂模拟)“雪如意”——北京2022年冬奥会首个跳台滑雪场地,其主体建筑设计灵感来自中国传统饰物“如意”。“雪如意”内的部分赛道可简化为倾角为θ、高为h的斜坡雪道。运动员从斜坡雪道的顶端由静止开始下滑,到达底端后以不变的速率进入水平雪道,然后又在水平雪道上滑行s后停止。已知运动员与雪道间的动摩擦因数μ处处相同,不考虑空气阻力,运动员在斜坡雪道上克服摩擦力做的功为W,则下列选项正确的是()A.μ=ℎB.μ=ℎC.W=mgh1-stanθD.W=mgh1+stanθ答案BC解析对整个过程,由动能定理得mgh-μmgcosθ·ℎsinθ-μmgs=0,解得μ=ℎtanθℎ+stanθ,故A错误,B正确。对整个过程,根据动能定理得mgh-W-μmgs=0,解得运动员在斜坡雪道上克服摩擦力做的功W=mgh1-3.如图所示,左端固定的轻质弹簧被物块压缩,物块被释放后,由静止开始从A点沿粗糙水平面向右运动。离开弹簧后,经过B点的动能为Ek,该过程中,弹簧对物块做的功为W,则物块克服摩擦力做的功Wf为()A.Wf=Ek B.Wf=Ek+WC.Wf=W D.Wf=W-Ek答案D解析对物块应用动能定理,有W-Wf=Ek,得Wf=W-Ek,选项D正确。4.(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答案BC解析由功的公式W=Flcosα=F·s可知,两种情况下力F对甲、乙两个物体做的功一样多,A错误,B正确;根据动能定理,对甲有Fs=Ek1,对乙有Fs-Ffs=Ek2,可知Ek1>Ek2,即甲物体获得的动能比乙大,C正确,D错误。5.物体沿直线运动的v-t图像如图所示,已知在第1s内合力对物体做功为W,则()A.从第1s末到第3s末合力做功为4WB.从第3s末到第5s末合力做功为-2WC.从第5s末到第7s末合力做功为WD.从第3s末到第4s末合力做功为-0.5W答案C解析由题图可知物体速度变化情况,根据动能定理得第1s内:W=12mv02,第1s末到第3s末:W1=12mv02−12mv02=0,选项A错误;第3s末到第5s末:W2=0-12mv02=-W,选项B错误;第5s末到第7s末:W3=12m(-v0)2-0=W,选项C正确;第3s末到第46.(陕西西安高一检测)2022年将在我国举办第二十四届冬奥会,跳台滑雪是其中极具观赏性的项目之一。某滑道示意图如图所示,长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接,滑道BC高h=10m,C是半径R=20m圆弧的最低点。质量m=60kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑,加速度a=4.5m/s2,到达B点时速度vB=30m/s。重力加速度g取10m/s2。(1)求长直助滑道AB的长度L;(2)若不计BC段的阻力,画出运动员经过C点时的受力图,并求其所受支持力FN的大小。答案(1)100m(2)3900N解析(1)根据匀变速直线运动公式,有L=vB2-vA(2)运动员经过C点时的受力分析如图所示根据动能定理,运动员在BC段运动的过程中,有mgh=1根据牛顿第二定律,有FN-mg=mv得FN=3900N。7.质量为m的物体,在竖直平面内高h=1m的光滑弧形轨道上的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。答案(1)6m/s(2)4.5m解析(1)物体从A到B过程,根据动能定理得mgh=12mvB2−12m(2)物体从B点经过位移x停止,根据动能定理得-μmgx=-12mvB2,代入数据得x=4.5m,即物体停在离B点4等级考提升练8.如图所示,斜面高h,质量为m的物块,在沿斜面向上大小为F的恒力作用下,能匀速沿斜面向上运动,若把此物块放在斜面顶端,在沿斜面向下大小也为F的恒力作用下物块由静止向下滑动,滑至底端时其动能的大小为()A.mgh B.2mghC.2Fh D.Fh答案B解析物块匀速上滑时,根据动能定理得WF-mgh-Wf=0,物块下滑时,根据动能定理得WF+mgh-Wf=Ek-0,联立两式解得Ek=2mgh,选项B正确。9.如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h,若将小球A换为质量为3m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球B下降h时的速度为()A.2gℎ B.C.gℎ D.gℎ答案B解析小球A下降h过程,根据动能定理有mgh-W1=0;小球B下降过程,根据动能定理有3mgh-W1=12×3mv2-0,解得v=4gℎ3,10.一质量为2kg的物体,在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做匀速直线运动,当运动一段时间后拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动。如图所示为拉力F随位移x变化的关系图像,g取10m/s2,则据此可以求得()A.物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25B.物体匀速运动时的速度为v=42m/sC.合外力对物体所做的功为W合=32JD.摩擦力对物体所做的功为Wf=-64J答案D解析物体做匀速直线运动时,受力平衡,则Ff=8N,μ=FfFN=Ffmg=82×10=0.4,选项A错误;F-x图像与x轴围成的面积表示拉力做的功,则由题图可知,WF=12×(4+8)×8J=48J,滑动摩擦力做的功Wf=-μmgx=-0.4×2×10×8J=-64J,所以合力做的功为W合=-64J+48J=-16J,选项C错误,D正确;根据动能定理得W合=0-12m11.(多选)如图甲所示,质量m=2kg的物体以100J的初动能在粗糙程度相同的水平地面上滑行,其动能Ek随位移x变化的关系图像如图乙所示,则下列判断正确的是()A.物体运动的总位移大小为10mB.物体运动的加速度大小为10m/s2C.物体运动的初速度大小为10m/sD.物体所受的摩擦力大小为10N答案ACD解析由题图乙可知,物体运动的总位移为10m,根据动能定理得,-Ffx=0-Ek0,解得Ff=Ek0x=10010N=10N,选项A、D正确;根据牛顿第二定律得,物体的加速度大小为a=Ffm=102m/s2=5m/s2,选项B错误;由Ek0=12mv212.如图所示,A、B两个材料相同的物体用长为L且不可伸长的水平细线连接在一起放在水平面上,在水平力F作用下以速度v做匀速直线运动,A的质量是B的2倍,某一瞬间细线突然断裂,保持F不变,仍拉A继续运动距离s0后再撤去F,则当A、B都停止运动时,A和B相距多远?答案L+32s解析设物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体B的质量为m,B从细线断裂到停止运动前进s2,A从细线断裂到停止运动前进s1,对B由动能定理得-μmgs2=-12mv2,对A由动能定理得Fs0-μ·2mgs1=0-12×2mv2,细线断裂前,系统处于平衡状态,有F=μ·3mg,联立以上各式可得s1-s2=32s0。当A、B都停止运动时,A、B两物体相距Δs=L+s1-s2=L+313.冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意图如图所示。比赛时,运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出,使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O,为使冰壶滑行得更远,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为μ1=0.0