《动能 动能定理》导学案1

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1、动能 动能定理导学案第一课时学习目标定位 1.理解动能的概念，掌握其表达式.2.能用牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义.3.能应用动能定理解决简单的问题一、动能1定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能2定义式：Ekmv2.3单位：焦耳(J)二、动能定理1内容：合外力所做的功等于物体动能的变化，这一关系称为动能定理2表达式：WEk2Ek1Ek.一、动能问题设计1如图1所示，物体在恒力F的作用下向前运动了一段距离，速度由v1增加到v2.试推导出力F对物体做功的表达式图1答案WFxFFmvmv2对比重力做功与F做功的表达式，你得到什么启示？答案这两个表达式左边都是功，WGm

2、gh1mgh2的含义是重力对物体所做的功等于物体重力势能的变化由此可知力F所做的功也可能等于某个能量的变化我们把mv2表示的能量叫做动能要点提炼1动能的表达式：Ekmv2.2对动能的理解(1)动能的瞬时性：物体动能的大小与物体瞬时速度的大小相对应，是一个状态量(2)动能的标矢性：动能是标量，只有大小没有方向，且总大于(v0时)或等于零(v0时)，不可能小于零(无负值)运算过程中无需考虑速度方向(3)动能的相对性：对于不同的参考系，物体的速度不同，则物体的动能也不同没有特别指明时，都是以地面为参考系3动能的变化量末状态的动能与初状态的动能之差，即Ekmvmv.动能的变化量是过程量，Ek0，表示物

3、体的动能增大；Ek0，表示物体的动能减小延伸思考质量为m的物体做匀减速直线运动，某时刻速度为v1，经过一段时间后速度变为v1.请思考并讨论以下问题：(1)写出物体在A、B点时的动能(2)物体由A运动到B的过程中，动能的变化量是多少？答案(1)EkAmv，EkBmv(2)EkEkBEkA0二、合外力做功和物体动能的变化问题设计由公式Wmvmv可知，合外力做功与物体动能的变化有什么关系？答案合外力所做的功等于物体动能的变化要点提炼动能定理1表达式：WEk2Ek1Ek.其中Ek2mv表示一个过程的末动能，Ek1mv表示这个过程的初动能W表示这个过程中合力做的功2关于动能定理的几点说明(1)W的含义：

4、包含重力在内的所有外力所做功的代数和(2)W与Ek的关系：合力做功是引起物体动能变化的原因如果合力对物体做正功，物体的动能增加；如果合力对物体做负功，物体的动能减少；如果合力对物体不做功，物体的动能不变(3)动能定理的实质：功能关系的一种具体体现，物体动能的改变可由合外力做功来度量延伸思考动能定理是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下推导出来的，对于物体受变力作用、做曲线运动的情况，动能定理是否成立？答案成立在物体受变力作用且做曲线运动时，可将运动过程分解成许多小段，认为物体在每小段运动中受到的都是恒力，运动的轨迹为直线，同样可推导出动能定理的表达式三、应用动能定理解题的优点及步骤1应用动

5、能定理解题的优点(1)动能定理对应的是一个过程，只涉及到物体初、末状态的动能和整个过程合力做的功，无需关心中间运动过程的细节，而且功和能都是标量，无方向性，计算方便(2)当题目中不涉及a和t，而涉及F、x、m、v等物理量时，优先考虑使用动能定理(3)动能定理既适用于恒力作用过程也适用于变力作用过程，既适用于直线运动也适用于曲线运动，既适用于单个物体也适用于多个物体，特别是变力及多过程问题，动能定理更具有优越性2应用动能定理解题的一般步骤(1)选取研究对象(通常是单个物体)，明确它的运动过程(2)对研究对象进行受力分析，明确各力做功的情况，求出外力做功的代数和(3)明确物体在初、末状态的动能Ek

6、1、Ek2.(4)列出动能定理的方程WEk2Ek1，结合其他必要的解题方程，求解并验算一、对动能定理的理解例1关于动能、动能定理，下列说法正确的是()A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B动能不变的物体，一定处于平衡状态C合力做正功，物体动能可能减小D运动物体所受的合力为零，则物体的动能肯定不变解析一定质量的物体，动能变化时，物体的速度大小一定变化，所以速度一定变化；速度变化时，物体的速度大小不一定变化，所以动能不一定变化，A项正确；动能不变的物体，速度方向可能改变，不一定处于平衡状态，B项错误；合力做正功时，动能肯定增加，合力做功为零时，动能肯定不变，C项

7、错误，D项正确答案AD针对训练1下列关于运动物体的合力做功和动能、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答案C解析力是改变物体速度的原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，A、B错误；物体合外力做功，它的动能一定变化，速度也一定变化，C正确；物体的动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误二、动能定理的简单应用例2质量为m的物体静止在水平桌面上，它与桌面之间的动摩擦因数

8、为，物体在水平力F作用下开始运动，发生位移x1时撤去力F，问物体还能运动多远？解析研究对象：质量为m的物体研究过程：从静止开始，先加速，后减速至零受力分析、运动过程草图如图所示，其中物体受重力(mg)、水平外力(F)、弹力(N)、滑动摩擦力(f)，设加速位移为x1，减速位移为x2.解法一：可将物体运动分成两个阶段进行求解物体开始做匀加速运动位移为x1，水平外力F做正功，f做负功， mg、N不做功；初动能Ek00，末动能Ek1mv根据动能定理：Fx1fx1mv0又滑动摩擦力fN，Nmg则：Fx1mgx1mv0撤去外力F后，物体做匀减速运动位移为x2，f做负功，mg、N不做功；初动能Ek1mv，末

9、动能Ek20根据动能定理：fx20mv，又滑动摩擦力fN，Nmg则mgx20mv即Fx1mgx1mgx200x2解法二：从静止开始加速，然后减速为零，对全过程进行分析求解设加速过程中位移为x1，减速过程中位移为x2；水平外力F在x1段做正功，滑动摩擦力f在(x1x2)段做负功，mg、N不做功；初动能Ek00，末动能Ek0在竖直方向上：Nmg0滑动摩擦力fN根据动能定理：Fx1mg(x1x2)00得x2答案针对训练2在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止，运动过程的vt图像如图2所示，设汽车的牵引力为F，所受摩擦力为f，全过程中牵引力做功W1，克服摩擦力

10、做功W2，则()图2AFf14 BFf41CW1W211 DW1W213答案BC解析对汽车全过程应用动能定理：W1W20，所以W1W2；由题图可知牵引力与阻力作用距离之比为14，由Fx1fx20知Ff41.动能和动能定理1(对动能的理解)在水平路面上，有一辆以36 km/h行驶的客车，在车厢后座有一位乘客甲，把一个质量为4 kg的行李以相对客车5 m/s的速度抛给前方座位的另一位乘客乙，则行李的动能是()A500 J B200 JC450 J D900 J答案C解析行李相对地面的速度vv车v相对15 m/s，所以行李的动能Ekmv2450 J，选项C正确2(对动能定理的理解)关于运动物体所受的

11、合外力、合外力做的功、物体动能的变化，下列说法正确的是()A运动物体所受的合外力不为零，合外力必做功，物体的动能肯定要变化B运动物体所受的合外力为零，则物体的动能肯定不变C运动物体的动能保持不变，则该物体所受合外力一定为零D运动物体所受合外力不为零，则该物体一定做变速运动，其动能要变化答案B解析关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体动能的变化三者之间的关系有下列三个要点：(1)若运动物体所受合外力为零，则合外力不做功(或物体所受外力做功的代数和必为零)，物体的动能绝对不会发生变化(2)物体所受合外力不为零，物体必做变速运动，但合外力不一定做功；合外力不做功，则物体动能不变(3)物体的动能

12、不变，一方面表明物体所受的合外力不做功；同时表明物体的速率不变 (速度的方向可以不断改变，此时物体所受的合外力只是用来改变速度方向产生向心加速度，如匀速圆周运动)根据上述三个要点不难判断，本题只有选项B是正确的3(动能定理的应用)一架喷气式飞机，质量m5.0103 kg，起飞过程中从静止开始运动当位移达到x5.3102 m时，速度达到起飞速度v60 m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍求飞机受到的平均牵引力(g取10 m/s2)答案1.8104 N解析飞机的初动能Ek10，末动能Ek2mv2；合力F做的功WFx.根据动能定理，有：Fxmv20合力F为平均牵引力F牵与平均阻

13、力F阻之差，而阻力与重力的关系为F阻kmg(其中k0.02)，所以FF牵kmg，代入上式后解出F牵kmg把数据代入后解得：F牵1.8104 N所以飞机所受的平均牵引力是1.8104 N.第二课时学习目标定位 1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系.2.学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系一、实验原理由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力如图1所示图1改变重物的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系二、实验器材长木板(一端附有滑轮)、小车、小盘、砝码若干、打

14、点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、细线一、实验步骤1如图1所示，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，改变木板的倾角，让小车重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车能做匀速运动2把细线系在小车上并绕过定滑轮，悬挂小盘，在小盘里放入适量砝码，使小车的质量远大于砝码和小盘的总质量，小车在细线的拉力作用下做匀加速运动由于砝码和小盘质量很小，可认为小车所受拉力F的大小等于砝码和小盘所受重力的大小3接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点4重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以得到位移和时间的信息，由砝码和小盘的质量可以知道小车所受的恒力(小车质量已知)5由实验数据得出结论二、数据处理1小车速度及外力做功的确定通过实验获得打点的纸带，利用“匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度”这一结论计算纸带上选定的点的速度，测出小车在某段时间内的位移，然后乘以重物的重力，即得外力在该段时间内对小车做的功2实验数据处理(1)计算各数据中v2、mv2和相应的合外力做功W的数值并填入下表.数据编号物理