高中物理 《5.2 動(dòng)能 動(dòng)能定理》教案 新人教版必修

1、江蘇省常熟市梅李中學(xué)物理必修一【預(yù)習(xí)內(nèi)容】1、動(dòng)能：物體由于 而具有的能叫做動(dòng)能。 動(dòng)能的表達(dá)式為：Ek= 單位： ，符號(hào)： 。 動(dòng)能是 （標(biāo)、矢）量。2、恒力作功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系設(shè)物體在恒定的合外力F作用下運(yùn)動(dòng)，某段時(shí)間內(nèi)位移為S，初速度為v0 ，末速度為vt ，試從牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式出發(fā)推導(dǎo)F做功W與物體動(dòng)能增量EK之間的關(guān)系。解： 2、動(dòng)能定理：合外力對(duì)物體所做的功，等于物體動(dòng)能的 。 表達(dá)式：W合 = 3、應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性（1）由于動(dòng)能定理反映的是物體兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能變化與其合力所做功的量值關(guān)系，所以對(duì)由初始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)這一過程中物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)軌跡、做功的力是恒力還是

2、變力等諸多問題不必加以追究，就是說應(yīng)用動(dòng)能定理不受這些問題的限制。（2）一般來說，用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解的問題，用動(dòng)能定理也可以求解，而且往往用動(dòng)能定理求解簡(jiǎn)捷；可是，有些用動(dòng)能定理能求解的問題，應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)卻無法求解?？梢哉f，熟練地應(yīng)用動(dòng)能定理求解問題，是一種高層次的思維和方法，應(yīng)該增強(qiáng)用動(dòng)能定理解題的主動(dòng)意識(shí)。（3）用動(dòng)能定理可求變力所做的功。在某些問題中，由于力F的大小、方向的變化，不能直接用求出變力做功的值，但可能由動(dòng)能定理求解?！镜湫屠}】要點(diǎn)一 用動(dòng)能定理求變力的功【例1】劍橋大學(xué)物理學(xué)家海倫杰爾斯基研究了各種自行車特技的物理學(xué)原理,并通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)探尋

3、特技動(dòng)作的極限,設(shè)計(jì)了一個(gè)令人驚嘆不已的高難度動(dòng)作“愛因斯坦空翻”,并在倫敦科學(xué)博物館由自行車特技運(yùn)動(dòng)員(18歲的布萊士)成功完成.“愛因斯坦空翻”簡(jiǎn)化模型如圖所示,質(zhì)量為m的自行車運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)由靜止出發(fā),經(jīng)BC圓弧,從C點(diǎn)豎直沖出,完成空翻,完成空翻的時(shí)間為t.由B到C的過程中,克服摩擦力做功為W,空氣阻力忽略不計(jì),重力加速度為g,試求:自行車運(yùn)動(dòng)員從B到C至少做多少功?【例2】如圖所示,質(zhì)量為m的小球被系在輕繩的一端,以O(shè)為圓心在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng).運(yùn)動(dòng)過程中,小球受到空氣阻力的作用.設(shè)某時(shí)刻小球通過圓周的最低點(diǎn)A,此時(shí)繩子的張力為7mg,此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過半個(gè)圓周恰

4、能通過最高點(diǎn)B,則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功是多少?要點(diǎn)二 動(dòng)能定理分析復(fù)雜過程問題【例3】如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的木塊靜止在高h(yuǎn)=1.2 m的平臺(tái)上,木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,用水平推力F=20 N,使木塊產(chǎn)生位移l1=3 m時(shí)撤去,木塊又滑行l(wèi)2=1 m時(shí)飛出平臺(tái),求木塊落地時(shí)速度的大小?【例4】如圖所示，物體在離斜面底端4m處由靜止滑下，若動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，斜面傾角=370，斜面與平面間由一段圓弧連接，求物體能在水平面上滑行多遠(yuǎn)？B370AC拓展：改變斜面的傾角為=530，物體仍從A處由靜止滑下，停在水平面上D點(diǎn)，試證明D與C重合?！纠?】如圖所示, AB與CD為

5、兩個(gè)對(duì)稱斜面,其上部都足夠長(zhǎng),下部分別與一個(gè)光滑的圓弧面的兩端相切,圓弧圓心角為120,半徑R=2.0 m.一個(gè)質(zhì)量為2 kg的物體在離弧底E高度為h=3.0 m處,以初速度v0=4 m/s沿斜面運(yùn)動(dòng),物體與兩斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.2.求:物體在兩斜面上(不包括圓弧部分)一共能運(yùn)動(dòng)多少路程?(g=10 m/s2)課堂反思：1、總結(jié)運(yùn)用動(dòng)能定理解題的一般步驟2、總結(jié)運(yùn)用動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性和注意點(diǎn)【鞏固與提高】1.一個(gè)小物塊沖上一個(gè)固定的粗糙斜面,經(jīng)過斜面上A、B兩點(diǎn),到達(dá)斜面上最高點(diǎn)后返回時(shí),又通過了B、A兩點(diǎn),如圖所示.關(guān)于物塊上滑時(shí)由A到B的過程和下滑時(shí)由B到A的過程,動(dòng)能的變化量的絕

6、對(duì)值E上和E下以及所用時(shí)間t上和t下相比較,有 ( )A. E上E下,t上t下C. E上E下,t上t下2.（2009長(zhǎng)沙模擬）如圖所示,一物塊以6 m/s的初速度從曲面A點(diǎn)下滑,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)速度仍為6 m/s.若物體以5 m/s的初速度仍由A點(diǎn)下滑,則它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度 ( )A.大于5 m/s B.等于5 m/sC.小于5 m/s D.條件不足,無法計(jì)算3.如圖所示,質(zhì)量為m的物塊與水平轉(zhuǎn)臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,物體與轉(zhuǎn)動(dòng)軸相距R,物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)速增加至某值時(shí),物塊即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng),此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)已開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在這一過程中,摩擦力對(duì)物體做的功是 ( )A.0 B.2mgRC.2mg

7、R D.mgR/24.如圖所示, DO是水平面,AB是斜面,初速度為v0的物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DBA滑動(dòng)到頂點(diǎn)A時(shí)速度剛好為零.如果斜面改為AC,讓該物體從D點(diǎn)出發(fā)沿DCA滑動(dòng)到A點(diǎn)且速度剛好為零.已知物體與路面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同且不為零,則物體具有的初速度 ( )A.大于v0 B.等于v0 C.小于v0 D.取決于斜面的傾斜角5.在平直公路上,汽車由靜止做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度到達(dá)vm后立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直至靜止, v-t圖象如圖所示,設(shè)汽車的牽引力為F,摩擦力為Ff,全過程中牽引力F做功為W1,摩擦力Ff對(duì)物體做的功為W2,則 ( )A. B. C. D.6.如圖所示,繪出了輪胎與地面間的動(dòng)摩擦

8、因數(shù)分別為1和2時(shí),緊急剎車時(shí)的剎車痕跡(即剎車距離l)與剎車前車速v的關(guān)系曲線,則1和2的大小關(guān)系為 ( )A. 12 D.條件不足,不能比較7.(2007全國(guó)16)假定地球、月球都靜止不動(dòng),用火箭從地球沿地月連線向月球發(fā)射一探測(cè)器.假定探測(cè)器在地球表面附近脫離火箭.用W表示探測(cè)器從脫離火箭處飛到月球的過程中克服地球引力做的功,用Ek表示探測(cè)器脫離火箭時(shí)的動(dòng)能,若不計(jì)空氣阻力,則 ( )A.Ek必須大于或等于W,探測(cè)器才能到達(dá)月球 B.Ek小于W,探測(cè)器也可能到達(dá)月球C.Ek=W,探測(cè)器一定能到達(dá)月球 D.Ek=W,探測(cè)器一定不能到達(dá)月球8.如圖所示,電梯質(zhì)量為M,地板上放置一質(zhì)量為m的物體

9、.鋼索拉電梯由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)上升高度為H時(shí),速度達(dá)到v,則 ( )A.地板對(duì)物體的支持力做的功等于mv2 B.地板對(duì)物體的支持力做的功等于mgHC.鋼索的拉力做的功等于Mv2+MgH D.合力對(duì)電梯M做的功等于Mv29.如圖甲所示,在傾角為30的足夠長(zhǎng)光滑斜面AB前,有一粗糙水平面OA,OA長(zhǎng)為4 m.有一質(zhì)量為m的滑塊,從O處由靜止開始受一水平向右的力F作用.F只在水平面上按圖乙所示的規(guī)律變化.滑塊與OA間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25,g取10 m/s2,試求: (1)滑塊到A處的速度大小.(2)不計(jì)滑塊在A處的速率變化,滑塊沖上斜面的長(zhǎng)度是多少?10.（2009柳州模擬）如圖所示,光滑

10、水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)銜接,導(dǎo)軌半徑為R,一個(gè)質(zhì)量為m的靜止物塊在A處壓縮彈簧,在彈力的作用下獲得某一向右速度,當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對(duì)導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍,之后向上運(yùn)動(dòng)恰能完成半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)C點(diǎn).求: (1)彈簧對(duì)物體的彈力做的功.(2)物塊從B至C克服阻力做的功.(3)物塊離開C點(diǎn)后落回水平面時(shí)動(dòng)能的大小.v0v011.質(zhì)量為m的物體以速度v0豎直向上拋出，物體落回到地面時(shí)，速度大小為，（設(shè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力大小不變）如圖所示，求（1）物體運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力的大小？（2）物體以初速度2v0豎直向上拋出時(shí)的最大高度？（3）在（2）中若假設(shè)物體落地碰撞過程中

11、無能量損失，求物體運(yùn)動(dòng)的總路程？12.有一個(gè)豎直放置的圓形軌道,半徑為R,由左右兩部分組成.如圖所示,右半部分AEB是光滑的,左半部分BFA是粗糙的.在軌道最低點(diǎn)A放一個(gè)質(zhì)量為m的小球,并給小球一個(gè)水平向右的初速度,使小球沿軌道恰好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B,小球從B點(diǎn)又能沿BFA軌道回到A點(diǎn),到達(dá)A點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為4mg.在求小球在A點(diǎn)的速度v0時(shí),甲同學(xué)的解法是:由于小球恰好到達(dá)B點(diǎn),故在B點(diǎn)小球的速度為零,mv02=2mgR,所以:v0=2.在求小球從B點(diǎn)沿BFA回到A點(diǎn)的速度時(shí),乙同學(xué)的解法是:由于回到A點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力為4mg,故:4mg=m,所以:vA=2.你同意甲、乙兩位同學(xué)的解法嗎?如果同意請(qǐng)說明理由;若不同意,請(qǐng)指出他們的錯(cuò)誤之處,并求出結(jié)果.根據(jù)題中所描繪的物理過程