动能 动能定理导学案

《动能 动能定理》导学案
【学习目标】
1、根据生活中的实例，建立初步的动能概念，加深对动能的理解。
2、利用已有的运动学知识推导动能定理，掌握演绎推理的物理方法。
3、从恒力作用下直线运动到变力作用下的曲线运动，感受简单到复杂的探究过程。
4、通过体验用动能定理解决实际问题，培养学生从物理走向生活的科学态度。
【课前预习】
1、计算合力的功两种方法：
(1) 先由力的合成或根据牛顿第二定律求出合力F合，然后由 计算。
(2) 先计算各个力对物体做的功、、…、，然后求各个外力所做功的 ，即
2、初中动能概念：物体由于 而具有的能量。物体的动能大小与物体的 和 有关， 越大， 越大，动能越大。高速出膛的子弹能击穿十层15cm厚的钢板，是由于它运动的 较大，具有的 大。
3、请举出三个生活中物体具有动能的例子：
【课堂探究】
目标一：探究动能的表达式
【思考】
1、物体的动能与哪些因素有关？是什么样的关系？
2、动能与外力做功是否有关系？请举例说明。
【推导】
一个质量为 m、初速度为 v 的物体在水平桌面上运动，因受摩擦力 f 的作用，运动一段位移 s 后静止．取初速度方向为正方向：
(1)外力对物体做的功：
(2)根据牛顿第二定律，物体的加速度： ；物体做 运动
(3)物体的初速度、末速度、位移之间的关系：
(4)结合上述三式能推导出什么关系式？
(5)在这个过程中，物体的 能转化为 能
【知识小结】动能
1、动能的表达式：
2、单位：＿＿＿＿＿＿，其中1kg.(m/s)2=＿＿＿＿＿＿=＿＿＿＿＿；
3、标矢性：动能是 （选填“矢量”或“标量”）
4、动能是状态量，具有瞬时性，与物体的运动状态（或某一时刻的速度）相对应
5、动能具有 性，选取不同的参考系，物体的速度 ，动能也 ，一般以
为参考系。
【讨论与交流】
如果物体的速度发生了变化，其动能是不是一定会发生变化？反之，如果物体的动能发生了变化，其速度是不是一定会发生变化？
练习：(多选)一质量为0.1kg的小球，以5m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰墙过程中速度的变化量和动能的变化量分别是( )
A.7v=10m/s B. Δv=0 C. ΔEk=1J D.ΔEk=0
目标二：推导动能定理
【推导】
一个质量为 m、初速度为 v1的物体在恒定拉力F的作用下开始在粗糙水平桌面上运动，物体所受摩擦力恒为 f ，运动一段位移 s 后，速度增加到v2 。请尝试推导合力对物体所做的功与物体动能变化的关系。
取初速度方向为正方向，
(1)合外力对物体做的功：
(2)根据牛顿第二定律，物体的加速度： ；物体做 运动
(3)物体的初速度、末速度、位移之间的关系：
(4)结合上述三式能推导出什么关系式？
(5)结论：合力对物体所做的功等于物体＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，即＿＿＿＿＿＿＿＿
【思考与讨论】
若该模型中施加的拉力F为变力，物体运动的轨迹是曲线，则物体合力做的功与动能变化的关系又如何？（提示：采用微元法，将过程分成很多小段，每一小段就可以看成匀变速直线运动，每段满足动能定理）
【知识小结】动能定理
1、内容： 对物体所做的功等于
2、表达式：W = ＿＿＿＿ = ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
3、意义：动能定理指出了合外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即合力做正功时，物体的动能 ；合力做负功时，物体的动能 。合力做了多少功，动能就变化多少。
4、适用范围：直线、曲线运动；恒力、变力做功；单个物体，一个系统。
目标三：动能定理的应用
1. 弹射技术：航空母舰上战斗机起飞的跑道比较短，根据动能定理，利用弹射技术，对战斗机做更多的功，使其获得足够的动能顺利起飞。
2. 儿童滑梯：儿童从滑梯顶端滑到底部时速度不宜过大，根据动能定理，滑梯的高度设计合理，可适当控制重力做功与摩擦力做功，确保安全。
3. 安全行车：高速行车急刹时动能变化量较大，根据动能定理，保持必要的车距，可防止追尾。
【例题】为了交通安全，在公路上行驶的汽车应保持必要的间距。已知某高速公路的最高限速v=120km/h，假设前车突然停止，后车司机从发现情况到进行制动操作，汽车通过的位移s′=17m，制动时汽车所受的阻力为汽车所受重力的0.5倍，则该高速公路上汽车间的安全距离至少应为多大？(g=10m/s2)
应用“动能定理”进行解答：
应用“牛顿第二定律和匀变速直线运动公式”进行解答
【练习】一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0×104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移 l 达到 2.5×103 m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g取10 m/s2，求飞机平均牵引力的大小（两种方法）
【课后拓展】一质量为m的小球从距离泥潭表面高度为H的A点由静止释放，落到泥潭后陷入其中。请设计方案求出小球在陷入泥潭的过程中所受平均阻力f的大小。
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