鲁科物理必修2 第2章第1节《动能的改变》

欢迎进入物理课堂 第1节动能的改变 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第1节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 知道动能的概念及表达式 2 通过实验 探究恒力做功与物体动能变化的关系 3 理解动能定理的内容与表达式 能应用动能定理处理动力学问题 重点难点 理解动能和动能定理 利用动能定理解决实际问题 课前自主学案 一 动能1 物理学中把物体由于运动而具有的能叫 2 动能的大小跟运动物体的 有关 物体的质量m 运动速度v 动能就越大 动能 质量 速度 越大 越大 3 在物理学中 把物体的动能表示为 动能是 它的单位与 的单位相同 在国际单位制中都是 4 由于速度v具有相对性 所以动能也具有 性 一般情况下 速度理解为相对 的速度 二 恒力做功与动能改变的关系1 实验目的 探究恒力做功与物体动能改变的关系 标量 功 焦耳 相对 地 2 实验器材 砝码 天平 低压交流电源 细绳 一端附有定滑轮的长木板 纸带 等 3 实验方案 如图2 1 1所示 图2 1 1 1 安装器材 平衡 2 让砝码拉动小车运动 3 纸带记录小车的运动 4 数据分析 拉力做功与小车动能改变的关系 小车 打点计时器 复写纸 刻度尺 摩擦力 动能 动能的变化量 动能 合外力 变化 末 初 核心要点突破 一 关于动能的理解1 动能具有相对性 如果所选取的参考系不同 其速度就不同 所以动能也不同 一般情况下都以地面为参考系描述物体的动能 2 动能是状态量 动能是表征物体运动状态的物理量 物体的运动状态一旦确定 物体的动能也就确定了 3 动能与速度 物体的动能对应于某一时刻运动的能量 它仅与速度的大小有关 与速度的方向无关 动能是标量 恒为正值 当一个物体的动能变化时 速度一定变化 但物体的速度变化时 动能不一定变化 即时应用 即时突破 小试牛刀 质量为10g 以0 8km s的速度飞行的子弹与质量为60kg 以10m s的速度奔跑的运动员 二者相比 哪一个的动能大 答案 子弹的动能大 2 动能定理的理解 1 功W的含义 合外力对物体所做的功或所有外力做功的代数和 2 功W的求法 合外力对物体所做的功W F合 scos 适用于合外力恒定的情况 各个力对物体所做功的代数和W W1 W2 Wn 3 动能的改变量 Ek Ek2 Ek1 合外力对物体做正功W 0 动能增加 Ek 0 合外力对物体做负功W 0 动能减少 Ek 0 4 动能定理的适用范围 即适用于恒力做功也适用于变力做功 既适用于直线运动也适用于曲线运动 既可应用于物体运动的全程 也可应用于物体运动过程的某一阶段 3 应用动能定理解题的一般步骤 1 确定研究对象 明确它的运动过程 2 分析物体在运动过程中的受力情况 明确各个力是否做功 做正功还是做负功 3 明确初状态和末状态的动能 可分段研究 亦可对整个过程研究 4 根据动能定理W Ek2 Ek1列方程求解 4 动能定理的优越性和局限性 1 优越性 由于动能定理只需要考虑初 末状态 而不考虑过程细节 所以凡涉及力和位移 而不是涉及力的作用时间的动力学问题 都可以使用动能定理进行分析和解答 与运动学相比 动能定理更简捷 方便 2 局限性 动能定理不具有方向性 只能求速度的大小 不能求得速度的方向 动能定理与物体的位移有关而与运动时间无关 所以不能直接计算物体的运动时间 不能在某一方向上使用动能定理 更不能将动能进行矢量合成 课堂互动讲练 思路点拨 根据动能概念和特点分析 答案 A 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究 动能定理 如图2 1 3 他们将拉力传感器固定在小车上 用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连 用拉力传感器记录小车受到拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的A B两点各安装一个速度传感器 记录小车通过A B时的速度大小 小车中可以放置砝码 图2 1 3 1 实验主要步骤如下 测量 和拉力传感器的总质量M1 把细线的一端固定在拉力传感器上 另一端通过定滑轮与钩码相连 正确连接所需电路 将小车停在C点 小车在细线拉动下运动 记录细线拉力及小车通过A B时的速度 在小车中增加砝码 或 重复 的操作 2 下表是他们测得的一组数据 其中M是M1与小车中砝码质量之和 v v 是两个速度传感器记录速度的平方差 可以据此计算出动能变化量 E F是拉力传感器受到的拉力 W是F在A B间所做的功 表格中的 E3 W3 结果保留三位有效数字 3 根据下表 请在图2 1 4中的方格纸上作出 E W图线 图2 1 4 数据记录表 思路点拨 本题综合考查了探究 恒力做功与动能改变的关系 这一实验的实验原理 实验步骤及对实验结果的处理 与原实验不同的是该实验借助于现代化的仪器 拉力传感器和速度传感器 这样就使该实验更便于操作 数据的采集更方便准确 变式训练2利用如图2 1 6所示的装置探究外力做功与动能变化的关系 滑块在不同个数的钩码作用下 从同一位置由静止释放 已知光电门的宽度为2cm 各项实验数据如下表 图2 1 6 1 试完成上表 2 根据表中数据作出W v2图象 3 由W v2图象你能得出什么结论 2 根据表中数据绘出W v2图象如图所示 3 由W v2可知 外力做功与物体动能的变化量成正比 答案 见解析 如图2 1 7所示 AB为1 4圆弧轨道 半径为0 8m BC是水平轨道 长L 3m BC处的动摩擦因数为1 15 今有质量m 1kg的物体 自A点从静止起下滑到C点刚好停止 求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功 图2 1 7 思路点拨 物体在从A滑到C的过程中 在AB段受的阻力是变力 做的功不能直接求得 但对于整个过程 动能变化为零 重力 AB段的阻力 AC段的摩擦力三个力做功 重力做功WG mgR 水平面上摩擦力做功Wf1 mgL 这样 依据动能定理可间接求得AB段的阻力的功 自主解答 根据动能定理可知 W外 0所以mgR mgL WAB 0即WAB mgR mgL 6J 答案 6J 方法总结 求变力做功时 一般不能用W Fscos 可利用动能定理求解 变式训练3 2011年福州高一检测 如图2 1 8所示 某人乘雪橇在光滑的雪坡上从A点无初速度下滑 经过B 接着沿水平路面滑至C点停止 人与雪橇总质量为70kg 雪坡高度h 20m 雪橇与地面动摩擦因数 0 5 不计空气阻力 g取10m s2 求 1 人与雪橇从A滑至B时的速度是多大 2 人与雪橇在地面滑行多远距离才能停下 图2 1 8 答案 1 20m s 2 40m 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全