2019-2020年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第1講 動能的改變學(xué)案 魯科版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第1講 動能的改變學(xué)案 魯科版必修2 [目標定位]　1.理解動能的概念，知道動能的定義式.2.理解動能定理的內(nèi)容及其表達式，能應(yīng)用動能定理進行有關(guān)計算． 一、動能 1．概念：物體由于______而具有的能． 2．表達式：Ek＝________ (1)表達式中的速度是______速度． (2)動能是____(填“矢”或“標”)量，是______(填“狀態(tài)”或“過程”)量． 3．單位：動能的國際單位是______，簡稱焦，用符號J表示． 二、動能定理 1．推導(dǎo)：設(shè)物體的質(zhì)量為m，初速度為v1，在與運動方向相同的合外力F的作用下發(fā)生一段位移s，速度增加到v2(如圖1所示)，此過程中力F做的功為W.則W＝Fs. 圖1 得Fs＝________________________. 2．內(nèi)容及表達式： (1)內(nèi)容：合外力對物體所做的功等于______________． (2)表達式：W合＝_____. 一、對動能的理解 1．動能是狀態(tài)量 動能與物體的運動狀態(tài)(或某一時刻的速度)相對應(yīng)． 2．動能具有相對性：選取不同的參考系，物體的速度不同，動能也不同，但一般以地面為參考系． 3．動能是標量：只有大小，沒有方向．只有正值，沒有負值． 例1　關(guān)于動能的理解，下列說法正確的是(　　) A．凡是運動的物體都具有動能 B．一定質(zhì)量的物體，動能變化時，速度一定變化 C．一定質(zhì)量的物體，速度變化時，動能一定變化 D．動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài) 二、對動能定理的理解 1．力對物體做功是引起物體動能變化的原因，合外力做功的過程實質(zhì)上是其他形式的能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程，轉(zhuǎn)化了多少由合外力做了多少功來度量． 2．合力對物體做正功，即W＞0，ΔEk＞0，表明物體的動能增大；合力對物體做負功，即W＜0，ΔEk＜0，表明物體的動能減?。? 3．動能定理的適用范圍：動能定理是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的，對于外力是變力、物體做曲線運動、物體經(jīng)歷多過程的情況同樣適用． 特別提醒　(1)動能定理應(yīng)用中的研究對象一般為單個物體． (2)應(yīng)用動能定理時，物體的位移、速度必須相對于慣性參考系，一般相對于地面． 例2　如圖2所示，一質(zhì)量為m＝2 kg的物體，以vA＝2 m/s的速度在水平面上通過A點，此后若在物體上施加一恒力F＝6 N，方向與物體運動方向相同．使物體由A點運動到距A點8 m的B點．已知物 圖2 體與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，求：物體運動到B點時的速度大小． 三、動能定理的應(yīng)用 1．應(yīng)用動能定理的優(yōu)越性 (1)曲線運動，變力做功問題：物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中，物體的運動性質(zhì)、運動軌跡、做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮．特別是曲線運動、變力做功問題便顯示出動能定理的優(yōu)越性． (2)多過程問題：應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式時，涉及的有關(guān)物理量比較多，對運動過程中的細節(jié)也要仔細研究，而應(yīng)用動能定理只考慮合外力做功和初、末兩個狀態(tài)的動能，并且可以把不同的運動過程合并為一個全過程來處理，所以在處理多過程問題動能定理顯示出其優(yōu)越性． 2．應(yīng)用動能定理解題的步驟 (1)選取研究對象，明確并分析運動過程，這個過程可以是單一過程，也可以是全過程． (2)對研究對象進行受力分析． (3)寫出該過程中合外力做的功，或分別寫出各個力做的功(注意功的正負)．如果研究過程中物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個階段做的功． (4)寫出物體的初、末動能． (5)按照動能定理列式求解． 特別提醒　動能定理的計算式為標量式，v為相對地面的速度，位移也是相對地的位移． 例3　如圖3所示，物體沿一曲面從A點無初速下滑，當(dāng)滑至曲面的最低點B時，下滑的豎直高度h＝5 m，此時物體的速度v＝6 m/s.若物體的質(zhì)量m＝1 kg，g＝10 m/s2，求物體在下滑過程中克服阻力所做的功． 圖3 例4　如圖4所示，質(zhì)量m＝1 kg的木塊靜止在高h＝1.2 m的平臺上，木塊與平臺間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，用水平推力F＝20 N，使木塊產(chǎn)生位移s1＝3 m時撤去，木塊又滑行s2＝1 m后飛出平臺，求木塊落地時速度的大?。?g取10 m/s2) 圖4 對動能和動能定理的理解 1．甲、乙兩個質(zhì)量相同的物體，用大小相等的力F分別拉它們，在水平面上從靜止開始運動相同的距離s.如圖5所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，則下列關(guān)于力F對甲、乙做的功和甲、乙兩物體獲得的動能的說法中正確的是(　　) 圖5 A．力F對甲做功多 B．力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多 C．甲物體獲得的動能比乙大 D．甲、乙兩個物體獲得的動能相同 動能定理的應(yīng)用 2．一人用力踢質(zhì)量為1 kg的皮球，使球在光滑水平面上由靜止以10 m/s的速度飛出，假定人踢球瞬間對球平均作用力是200 N，球在水平方向運動了20 m停止，那么人對球所做的功為(　　) A．50 J B．500 J C．4 000 J D．無法確定 3.如圖6所示，假設(shè)在某次比賽中他從10 m高處的跳臺跳下，設(shè)水的平均阻力約為其體重的3倍，在粗略估算中，把運動員當(dāng)做質(zhì)點處理，為了保證運動員的人身安全，池水深度至少為(不計空氣阻力)(　　) 圖6 A．5 m B．3 m C．7 m D．1 m 4．子彈以某速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊，當(dāng)子彈進入木塊的深度為s時，木塊相對水平面移動的距離為，求木塊獲得的動能ΔEk1和子彈損失的動能ΔEk2之比． 答案精析 第2章　能的轉(zhuǎn)化與守恒 第1講　動能的改變 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 一、1.運動 2.mv2　(1)瞬時　(2)標　狀態(tài) 3．焦耳 二、1.mv－mv 2．(1)物體動能的改變量　(2)Ek2－Ek1 課堂講義 例1　AB　[動能是由于物體運動而具有的能，所以運動的物體都具有動能，A項正確；由于速度是矢量，當(dāng)方向變化時，若速度大小不變，則動能不變，故C項錯誤；但動能變化時，速度的大小一定變化，故B正確；動能不變的物體，速度的方向有可能變化，如勻速圓周運動，故D錯誤．] 例2　6 m/s 解析　物體由A點運動到B點的過程中， 拉力做的功WF＝Fs，阻力做的功Wf＝－μmgs， 由動能定理WF＋Wf＝mv－mv， 代入數(shù)據(jù)得：vB＝6 m/s. 例3　32 J 解析　物體在曲面上的受力情況為：重力、彈力、摩擦力，其中彈力不做功．設(shè)摩擦力做功為Wf，由A→B用動能定理：mgh＋Wf＝mv2－0，代入數(shù)據(jù)解得Wf＝－32 J．故物體在下滑過程中克服阻力所做的功為32 J. 例4　8 m/s 解析　物體運動分為三個階段，先是在s1段勻加速直線運動，然后是在s2段勻減速直線運動，最后是平拋運動．考慮應(yīng)用動能定理，設(shè)木塊落地時的速度為v，整個過程中各力做功情況分別為： 推力做功WF＝Fs1， 摩擦力做功Wf＝－μmg(s1＋s2)， 重力做功WG＝mgh. 設(shè)木塊落地速度為v 全過程應(yīng)用動能定理得 WF＋Wf＋WG＝mv2，解得v＝8 m/s 對點練習(xí) 1．BC　2.A　3.A 4. 解析　對子彈，－f ＝Ek末－Ek初＝－ΔEk2； 對木塊，f＝ΔEk1. 所以＝＝.