機(jī)械能守恒定理-動(dòng)能和動(dòng)能定理

1、三案導(dǎo)學(xué)高中物理必修2（人教版）三案導(dǎo)學(xué)高中物理必修2(人教版) # 第七章機(jī)械能守恒定律第七節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理學(xué)習(xí)目標(biāo)：準(zhǔn)確理解外力做功與物體動(dòng)能變化之間的關(guān)系，靈活應(yīng)用動(dòng)能定理分析解決實(shí)際問題；自主學(xué)習(xí)、合作探究，通過動(dòng)能定理的推導(dǎo)學(xué)會(huì)演繹推理的方法；激情投入、全力以赴，感受生活中能量的轉(zhuǎn)化，體會(huì)功能關(guān)系的橋梁作用。重點(diǎn)：動(dòng)能定理的推導(dǎo)和應(yīng)用難點(diǎn)：變力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系預(yù)習(xí)案2)表達(dá)式(3)各個(gè)物理符號(hào)的含義3.教材例題我來做！(比比誰規(guī)范)五、信息鏈接近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者伽利略伽利略(GalileoGalilei，1564-1642)，意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)

2、者。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)鐵球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里斯多德“物體下落速度和重量成比例”的學(xué)說，糾正了這個(gè)持續(xù)了1900年之久的錯(cuò)誤結(jié)論。1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡(后被使用說明及學(xué)法指導(dǎo)：1先通讀教材，掌握動(dòng)能的表達(dá)式和動(dòng)能定理的內(nèi)容以及公式，再完成教材助讀設(shè)置的問題，依據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，然后再讀教材或查閱資料，解決問題。獨(dú)立完成，限時(shí)15分鐘。一、知識(shí)準(zhǔn)備1什么是功，功的計(jì)算公式有哪些？2怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？二、教材助讀動(dòng)能：情景：籃球場上迎面飛來一個(gè)籃球、綠茵場上飛來的足球，它們具有怎樣的能量？根據(jù)以上情景，結(jié)合第六節(jié)內(nèi)容談?wù)勀銓?duì)動(dòng)能的理解(提示：從

3、表達(dá)式、影響大小的因素、單位、標(biāo)失量等)：表達(dá)式單位標(biāo)(失)量性動(dòng)能定理：(1)內(nèi)容三、預(yù)習(xí)自測(cè)學(xué)習(xí)建議：自測(cè)題體現(xiàn)一定的基礎(chǔ)性，又有一定的思維含量，只有“細(xì)心才對(duì)，思考才會(huì)”。關(guān)于動(dòng)能和動(dòng)能定理的理解，下列說法正確的是()質(zhì)量一定的物體速度變化時(shí)，動(dòng)能一定發(fā)生變化質(zhì)量一定的物體速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定發(fā)生變化有力對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能就會(huì)變化合力不做功，物體的動(dòng)能就不變答案：BD若物體在運(yùn)動(dòng)過程中受到的合外力不為零，則()答案：D質(zhì)量m=500g的物體，原來的速度vj2m/s，受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向相同的力F=4N的作用，發(fā)生的位移是s=2m，物體的末動(dòng)能是多大？(不考慮其他外力做功)解：力F對(duì)物

4、體所做的功為W=Fs=8J.根據(jù)動(dòng)能定理可得:1W=EE，而E=：mv2=lJ，所以E=W+E=8J+1J=9J.k2k1k121k2k1四、我的疑問請(qǐng)將預(yù)習(xí)中未能解決的問題和疑惑寫下來，準(zhǔn)備課堂上與老師和同學(xué)探究解決。稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡），并用來觀測(cè)天體，他發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學(xué)說找到了確鑿的證據(jù)，標(biāo)志著哥白尼學(xué)說開始走向勝利。借助于望遠(yuǎn)鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象、月球的周日和周月天平動(dòng)，以及銀河是由無數(shù)恒星組成等等。這些發(fā)現(xiàn)開辟了天文學(xué)的新時(shí)代。伽利略著有星

5、際使者關(guān)于太陽黑子的書信、關(guān)于托勒玫和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話和關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明。為了紀(jì)念伽利略的功績，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星。人們爭相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。探究案導(dǎo)入新課：在前幾節(jié)我們學(xué)過，當(dāng)力對(duì)一個(gè)物體做功的時(shí)候一定對(duì)應(yīng)于某種能量形式的變化，例如重力做功對(duì)應(yīng)于重力勢(shì)能的變化，彈簧彈力做功對(duì)應(yīng)于彈簧彈性勢(shì)能的變化，本節(jié)來探究尋找動(dòng)能的表達(dá)式.一、學(xué)始于疑一一我思考，我收獲！1什么是物體的動(dòng)能，它與哪些因素有關(guān)？2怎樣推導(dǎo)動(dòng)能定理，動(dòng)能定理的適用范圍？學(xué)習(xí)建議：請(qǐng)同學(xué)用3分鐘時(shí)間認(rèn)真思考這些問題，并結(jié)合預(yù)習(xí)中自己的疑問開始

6、下面的探究學(xué)習(xí)。二、質(zhì)疑探究質(zhì)疑解疑、合作探究教學(xué)建議：動(dòng)能定理的應(yīng)用是這一節(jié)課的一個(gè)關(guān)鍵，這節(jié)課不可能讓學(xué)生一下子就能夠掌握應(yīng)用這個(gè)定理解決問題的全部方法，而應(yīng)該教給學(xué)生最基本的分析方法，而這個(gè)最基本分析方法的形成可以根據(jù)課本例題來逐步讓學(xué)生自己體會(huì)，這兩個(gè)例題不難，但是很有代表性，分兩種情況從不同角度分析合力做功等于動(dòng)能的變化，一次是合力做正功，物體動(dòng)能增加；一次是合力對(duì)物體做負(fù)功，物體動(dòng)能減少可以在這兩個(gè)題目的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況再增加一些難度相對(duì)較大的題目以供水平較高的學(xué)生選用但是這節(jié)課的主流還是以基礎(chǔ)為主，不能本末倒置.探究點(diǎn)一：動(dòng)能的表達(dá)式（重點(diǎn)）問題1：動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速

7、度之間有什么定量的關(guān)系呢?你能根據(jù)提供的情景推導(dǎo)嗎？設(shè)物體的質(zhì)量為m,在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F的作用下發(fā)生一段位移，速度由Vi增大到V2，如圖所示試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，推導(dǎo)出力F對(duì)物體做功的表達(dá)式.答案:辟屈|*；問題2：上面推導(dǎo)的結(jié)論說明了什么問題呢？動(dòng)能應(yīng)該怎樣定義呢?11mv2mv2222i答案：從W=22這個(gè)式子可以看出,mv22”很可能是一個(gè)具有特定意義的物理量，因?yàn)檫@個(gè)物理量在過程終了時(shí)和過程開始時(shí)的差，正好mv2等于力對(duì)物體做的功，所以“2”就應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)式.在物理學(xué)中就用mv22用符號(hào)已丘表示叫=這個(gè)物理量表示物體的動(dòng)能,mv22問題3：我們知道，重力

8、勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能都與相對(duì)位置有關(guān)，那么動(dòng)能有沒有相對(duì)性呢?答案：動(dòng)能也應(yīng)該有相對(duì)性，它與參考系的選取有關(guān)。以后再研究這個(gè)問題時(shí)，如果不加以特別的說明，都是以地面為參考系來研究問題的.針對(duì)訓(xùn)練：1質(zhì)量一定的物體（）速度發(fā)生變化時(shí)，其動(dòng)能一定變化三案導(dǎo)學(xué)高中物理必修2(人教版)三案導(dǎo)學(xué)高中物理必修2（人教版）三案導(dǎo)學(xué)高中物理必修2（人教版） 12 動(dòng)能,速度發(fā)生變化時(shí)，其動(dòng)能不一定變化速度不變時(shí)其動(dòng)能一定不變動(dòng)能不變時(shí)，其速度一定不變答案：BC2下列幾種情況中，甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的是（）甲的速度是乙的2倍，乙的質(zhì)量是甲的2倍甲的質(zhì)量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍甲的質(zhì)量是乙的4倍，乙的速度

9、是甲的2倍質(zhì)量相同，速度大小也相同，但甲向東運(yùn)動(dòng)，乙向西運(yùn)動(dòng)答案：CD歸納總結(jié)：mv2答案：1在物理學(xué)中用2這個(gè)物理量表示物體的mv222動(dòng)能和所有的能一樣，是標(biāo)量.探究點(diǎn)二：動(dòng)能定理（難點(diǎn)）問題1：有了動(dòng)能的表達(dá)式后，前面我們推出的W=11mv2-mv2，就可以寫成W=EE，其中E2221k2k1k21表示一個(gè)過程的末動(dòng)能懇mv2，E表示一個(gè)過程的22k11初動(dòng)能2mvI上式表明什么問題呢?請(qǐng)你用文字?jǐn)⑹鲆幌?答案：力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理.問題2：如果物體受到幾個(gè)力的作用，動(dòng)能定理中的W表示什么意義？動(dòng)能定理更為一般的敘述方法是什么呢

10、？體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下推出的動(dòng)能定理是否可以應(yīng)用于變力做功或物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況，該怎樣理解？答案：當(dāng)物體受到的力是變力，或者物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線時(shí)，我們?nèi)匀徊捎眠^去的方法，把過程分解為很多小段，認(rèn)為物體在每小段運(yùn)動(dòng)中受到的力是恒力，運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線，這樣也能得到動(dòng)能定理.正是因?yàn)閯?dòng)能定理適用于變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)的情況，所以在解決一些實(shí)際問題中才得到了更為廣泛的應(yīng)用.針對(duì)訓(xùn)練：v,再從v增加到2v,外力做功分別為W和W，則W和121W關(guān)系正確的是（）2W=W12W=2W21W=3W21W=4W21答案：C一質(zhì)量為2kg的滑塊，以4m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行，從某一時(shí)刻起，

11、在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時(shí)間，滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?，大小?m/s，在這段時(shí)間里水平力做的功為（）8J16JD.32J答案：A歸納總結(jié)：答案：用動(dòng)能定理解題的一般步驟：明確研究對(duì)象、研究過程，找出初末狀態(tài)的速度情況.要對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，明確各個(gè)力的做功大小及正負(fù)情況.3明確初末狀態(tài)的動(dòng)能.4.由動(dòng)能定理列方程求解，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論.三、我的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖一一歸納總結(jié)、串連整合答案：如果物體受到幾個(gè)力的作用，動(dòng)能定理中的W表示的意義是合力做的功.合力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化.問題3：合力做的功應(yīng)該怎樣求解呢?我們經(jīng)常用什么方法求解合力做的功？答

12、案：合力做功有兩種求解方法，一種是先求出物體受到的合力再求合力做的功，一種方法是先求各個(gè)力做功，然后求各個(gè)力做功的代數(shù)和.問題4：剛才我們推導(dǎo)出來的動(dòng)能定理，我們是在物|樹建由于運(yùn)型而m育的能”叫勒能iTl-），3期&旨稱時(shí)性-對(duì)綁有相對(duì)性，對(duì)平咼抽7，枸萍的霹時(shí)蠱度不PT曲頤不FI1諭脂定班卜諭脂定理貝在惘怪疾中成宜班點(diǎn).的訥第基相祈所送惘悝來可宮的13.凡翅貫點(diǎn)的L：卑與砂：SI可暑時(shí)屜-L考血二I：ISfr能定9四、當(dāng)堂檢測(cè)一一有效訓(xùn)練、反饋矯正一質(zhì)量為kg的彈性小球，在光滑的水平面上以6m/s的速度垂直撞到墻上，碰撞后小球沿相反方向運(yùn)動(dòng)，反彈后的速度大小與碰撞前速度的大小相同，則碰撞前

13、后小球速度變化量的大小v和碰撞過程中墻對(duì)小球做功的大小W%()A.Av=0B.v=12m/sC.W=0答案：BC點(diǎn)撥：由于碰撞前后速度大小相等方向相反，所以Av=v-(-v)=12m/s,根據(jù)動(dòng)能定理t0AEK11mv2一mv22t20在h高處，以初速度v向水平方向拋出一個(gè)小球,0不計(jì)空氣阻力，小球著地時(shí)速度大小為()圖1解：石頭在空中只受重力作用；在泥潭中受重力和泥的阻力。對(duì)石頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)階段應(yīng)用動(dòng)能定理，有mg(H+h)一Fh=0一0。所以，泥對(duì)石頭的平均阻力八0一顛2+0.050.05X2X10n=820N。c.V；v2+2gh答案：cD.v2-2gh點(diǎn)撥：小球下落為曲線運(yùn)動(dòng)，在小球下落

14、的整個(gè)過程中，對(duì)小球應(yīng)用動(dòng)能定理，有mgh=1mv221一一mv22o解得小球著地時(shí)速度的大小有錯(cuò)必改：五、我的收獲反思靜悟、體驗(yàn)成功v=、.：v2+2gh：Ek=如圖1將質(zhì)量m=2kg的一塊石頭從離地面H=2m咼處由靜止開始釋放,落入泥潭并陷入泥中h=5cm深處,不計(jì)空氣阻力，求泥對(duì)石頭的平均阻力。(g取10m/s2)六、課堂小結(jié)：1mv2內(nèi)容：合力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化公式表示；W=Ek合k七、課堂評(píng)價(jià)訓(xùn)練案學(xué)習(xí)建議：完成課后訓(xùn)練案需定時(shí)訓(xùn)練，時(shí)間不超過25分鐘。獨(dú)立完成，不要討論交流。全部做完后再參考答案查找問題。一、基礎(chǔ)訓(xùn)練題把最簡單的事做好就叫不簡單

15、！1.關(guān)于功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系，不正確的說法是()有力對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能就會(huì)變化合力不做功，物體的動(dòng)能就不變合力做正功，物體的動(dòng)能就增加所有外力做功代數(shù)和為負(fù)值，物體的動(dòng)能就減少答案：A2下列說法正確的是（）物體所受合力為0物體動(dòng)能可能改變物體所受合力不為0,動(dòng)能一定改變物體的動(dòng)能不變，它所受合力一定為0物體的動(dòng)能改變，它所受合力一定不為0答案：D3物體A和B質(zhì)量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙水平面上，開始時(shí)都處于靜止?fàn)顟B(tài)，在相同的水平力F作用下移動(dòng)相同的位移，貝叫）F對(duì)A做功較多，A的動(dòng)能較大F對(duì)B做功較多，B的動(dòng)能較大F對(duì)A和B做功相同，A和B的動(dòng)能相同F(xiàn)對(duì)A和B做功相同，但

16、A的動(dòng)能較大答案：D二、綜合訓(xùn)練題一一挑戰(zhàn)高手，我能行！v的子彈，恰可穿透一固定著的木板，如果子彈速度為2v，子彈穿透木板的阻力視為不變，則可穿透同樣的木塊（）答案：C點(diǎn)撥：穿一塊時(shí)，由動(dòng)能定理可得:1FL=mv22同理，子彈速度為2v時(shí)，由動(dòng)能定理得：1nFL=m（2v）22由可得：n=4F和F的作用，如圖2所示.在下列情況下，從靜止開12始移動(dòng)2m時(shí)，物體獲得的動(dòng)能各是多大？a.F=10N，b.F=0，F(xiàn)=10N；12c.F=F=5N.12答案：a.E=20JkE=20JkE=14.1Jk點(diǎn)撥：物體從靜止時(shí)開始移動(dòng)，位移L的方向與合力F的方向相同，合力F所做的功為W=FL，由動(dòng)能定理可得，

17、物體獲得的動(dòng)能為E=W=FLk合力為10N，E=FL=20Jk合力為10N，E=FL=20JkF=2Fcos45=7.07N，E=FLX2J=14.1J.1k三、拓展訓(xùn)練題一一戰(zhàn)勝自我，成就自我!3所示，斜面長為s，傾角為6，一物體質(zhì)量為m，從斜面底端的A點(diǎn)開始以初速度vu，物體滑到斜面頂端0B點(diǎn)時(shí)飛出斜面，最后落在與A點(diǎn)處于同一水平面上的C處，則物體落地時(shí)的速度大小為多少？圖3解：對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的全過程，由動(dòng)能定理可得:umgscosmv2一mv2所以vC=、匕22pgscosB.6.如圖4在水平面上的平鋪著n塊相同的磚，每塊磚的質(zhì)量都為m，厚度為s.若將這n塊磚一塊一塊地疊放起來，至少需要做多

18、少功？解：先畫出示意圖如下，“至少”對(duì)應(yīng)著臨界態(tài)，即每塊磚疊放后動(dòng)能變化量為零，由動(dòng)能定理可得：nssWnmg（牙一）=0解之可得：W=（n1）nmgs/2.（T）7.如圖5所示，質(zhì)量是20kg的小車，在一個(gè)與斜面平行的200N的拉力作用下，由靜止開始前進(jìn)了3m，斜面的傾角為30，小車與斜面間的摩擦力忽略不計(jì).求這一過程物體的重力勢(shì)能增加了多少？物體的動(dòng)能增加了多少？物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和變化了多少？拉力F做的功是多少？通過此題你對(duì)功能關(guān)系的認(rèn)識(shí)是什么？圖5解W=mgh-mgh得，這一過程小車的重力做的功是G12W=-mgLsin30=-300J,所以物體的重力勢(shì)能GE=-W=300J,即增加了300J.pG對(duì)小車沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的過程應(yīng)用動(dòng)能定理：在此過程中，拉力F做的功是Wp=FL=