必修2 第七章 机械能守恒定律 第三节：动能、动能定理
文档属性
| 名称 | 必修2 第七章 机械能守恒定律 第三节：动能、动能定理 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 105.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2010-12-27 10:56:00 | ||
图片预览
文档简介
本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
6、3 动能 动能定理
设计：刘智博 审核： 上课时间： 编号：30
目标：了解动能的概念及动能定理的应用
重点：动能定理的应用
难点：动能定理求变力功
【知识梳理与重难点分析】
一．动能
l．物体由于运动而具有的能叫动能．其表达式为：。
国际单位:焦耳(J).
2．对动能的理解
（1）动能是一个 量，它与物体的运动状态对应。动能是 量，它只有大小，没有方向，而且物体的动能总是大于等于零，不会出现负值．
（2）动能是相对的，它与参照物的选取密切相关．如行驶中的汽车上的物品，对汽车上的乘客，物品动能是零；但对路边的行人，物品的动能就不为零。
二．动能定理
1．表述：外力对物体所做的总功，等于物体动能的变化量．
2．动能定理的数学表达式为：
3．动能定理应用要点
（1）外力对物体所做的总功，既等于合外力做的功，也等于所有外力做功的代数和。
（2）适用的条件 ：
（3）过程方程：因此在考试外力做功时，可以分段考虑，也可视全过程为一个过程；两个状态是指初末两个状态的动能。
（4）优点：由于它不涉及运动过程中的加速度、时间和中间状态的速度，一般比应用牛顿第二定律结合运动学公式解题要简便且应用范围更广，即可解直线运动，又可解曲线运动；即能解匀变速运动，又能解非匀变速运动．
4．应用动能定理解题的步骤
（1）确定研究对象和研究过程。研究对象既可以是单个物体，也可以是系统。如果是单个物体，只要考虑所有外力做的功；*（如果是系统，则要考虑系统内、外所有力做的功。）
（2）对研究对象进行受力分析。并确定各力的做功情况。
（3）写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功。
（4）写出物体的初、末动能。
（5）按照动能定理列式求解。
【要点讲练】
类型一：动能的理解
例1、已知气流速率为v，密度为ρ，吹到横截面积为S 的风车上后，气流动能的50%可转化为电能，求气流发电的功率P．
类型二：动能定理的理解
例2、下列说法正确的是（ ）
A、 物体做变速运动，则动能一定变化 B、物体的动能不变，则物体所受的合外力必定为0
C、运动物体所受的合力不为零，合力必做功，物体的动能一定变化
D、运动物体的动能不变，则物体所受的合力一定为零
E、运动物体所受合力不为零，则物体一定做变速运动
变式1、如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90°，则物体在M点到N点的运动过程中，物体的动能将( )
A．不断增大 B．不断减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
类型三：动能定理的应用
例3、以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体。假定物块所受的空气阻力f大小不变。已知重力加速度为g，则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 （ ）
A．和 B．和
C．和 D．和
变式2、物体从高出地面H米处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至地面进入沙坑h米停止，如图所示，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍．
例4、如图所示，滑块在恒定外力F＝2mg的作 用下从水平轨道上的A点由静止出发到B点时撤去外力，又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动，且恰好通过轨道最高点C，滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点A，求AB段与滑块间的动摩擦因数。
变式3、如图所示为一个对称的轨道，其中BC段是光滑圆弧，AB、CD是直轨，它们的倾角都是37°，一个小物块在离B点距离l的A处，以初速下滑，若物块与AB、CD轨道间的动摩擦因数都是μ＝0.5，求物块在AB、CD段上一共滑过的路程。
类型三：利用动能定理求变力的功
例5、一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点。小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示，则力F所做的功为
A．mgLcosθ B．mgL（1－cosθ）
C．mgLsinθ D．FLsinθ
变式4、如图所示，质量为m的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑水平面上做匀速圆周运动，拉力为某个值F时，转动半径为R，当拉力逐渐减小到F/4时，物体仍做匀速圆周运动，半径为2R，则外力对物体所做的功大小是（ ）
A． B． C． D．零
变式5、图示汽车从A处由静止加速，车过B点时车速为v，求绳子拉力对m做的功。
变式6、质量为5t 的汽车，在平直公路上一以60kw恒定功率从静止开始运动，速度达到24m/s的最大速度后，立即关闭发动机，汽车从启动到最后停下通过的总位移为1200m。运动过程中汽车所受的阻力不变。求汽车运动的时间。
类型四：应用动能定理处理多体和多过程问题
例6、如图所示，一块长木板 B 放在光滑的水平面上，在 B 上放一物体 A ．现以恒定的外力F拉B．由于A、B 间摩擦力的作用 ，A 将在 B 上滑动，以地面为参考系，A、 B 都向前移动一段距离，在此过程中（ ）
A．外力F做的功等于 A 和B动能的增量
B．B 对 A 的摩擦力所做的功，等于 A 的动能的增量
C．A 对 B 的摩擦力所做的功，等于 B 对 A 的摩擦力所做的功
D．外力 F 对 B 做的功等于 B 的动能的增量与 B 克服摩擦力所做的功之和
变式7、总质量为M的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，中途脱节，司机发觉时，机车已行驶L的距离，于是立即关闭油门，除去牵引力．设运动的阻力与质量成正比，机车的牵引力是恒定的．当列车的两部分都停止时，它们的距离是多少？
类型五：动能定理的实际应用
例7．（2008上海物理）（12分）总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的v－t图，试根据图像求：（g取10m/s2）
（1）t＝1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。
（2）估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。
（3）估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。
学生课堂随笔：
学生课堂随笔：
学生课堂随笔：
学生课堂随笔：
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网
6、3 动能 动能定理
设计：刘智博 审核： 上课时间： 编号：30
目标：了解动能的概念及动能定理的应用
重点：动能定理的应用
难点：动能定理求变力功
【知识梳理与重难点分析】
一．动能
l．物体由于运动而具有的能叫动能．其表达式为：。
国际单位:焦耳(J).
2．对动能的理解
（1）动能是一个 量，它与物体的运动状态对应。动能是 量，它只有大小，没有方向，而且物体的动能总是大于等于零，不会出现负值．
（2）动能是相对的，它与参照物的选取密切相关．如行驶中的汽车上的物品，对汽车上的乘客，物品动能是零；但对路边的行人，物品的动能就不为零。
二．动能定理
1．表述：外力对物体所做的总功，等于物体动能的变化量．
2．动能定理的数学表达式为：
3．动能定理应用要点
（1）外力对物体所做的总功，既等于合外力做的功，也等于所有外力做功的代数和。
（2）适用的条件 ：
（3）过程方程：因此在考试外力做功时，可以分段考虑，也可视全过程为一个过程；两个状态是指初末两个状态的动能。
（4）优点：由于它不涉及运动过程中的加速度、时间和中间状态的速度，一般比应用牛顿第二定律结合运动学公式解题要简便且应用范围更广，即可解直线运动，又可解曲线运动；即能解匀变速运动，又能解非匀变速运动．
4．应用动能定理解题的步骤
（1）确定研究对象和研究过程。研究对象既可以是单个物体，也可以是系统。如果是单个物体，只要考虑所有外力做的功；*（如果是系统，则要考虑系统内、外所有力做的功。）
（2）对研究对象进行受力分析。并确定各力的做功情况。
（3）写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负）。如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功。
（4）写出物体的初、末动能。
（5）按照动能定理列式求解。
【要点讲练】
类型一：动能的理解
例1、已知气流速率为v，密度为ρ，吹到横截面积为S 的风车上后，气流动能的50%可转化为电能，求气流发电的功率P．
类型二：动能定理的理解
例2、下列说法正确的是（ ）
A、 物体做变速运动，则动能一定变化 B、物体的动能不变，则物体所受的合外力必定为0
C、运动物体所受的合力不为零，合力必做功，物体的动能一定变化
D、运动物体的动能不变，则物体所受的合力一定为零
E、运动物体所受合力不为零，则物体一定做变速运动
变式1、如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90°，则物体在M点到N点的运动过程中，物体的动能将( )
A．不断增大 B．不断减小
C．先减小后增大 D．先增大后减小
类型三：动能定理的应用
例3、以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体。假定物块所受的空气阻力f大小不变。已知重力加速度为g，则物体上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 （ ）
A．和 B．和
C．和 D．和
变式2、物体从高出地面H米处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至地面进入沙坑h米停止，如图所示，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍．
例4、如图所示，滑块在恒定外力F＝2mg的作 用下从水平轨道上的A点由静止出发到B点时撤去外力，又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动，且恰好通过轨道最高点C，滑块脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点A，求AB段与滑块间的动摩擦因数。
变式3、如图所示为一个对称的轨道，其中BC段是光滑圆弧，AB、CD是直轨，它们的倾角都是37°，一个小物块在离B点距离l的A处，以初速下滑，若物块与AB、CD轨道间的动摩擦因数都是μ＝0.5，求物块在AB、CD段上一共滑过的路程。
类型三：利用动能定理求变力的功
例5、一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点。小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示，则力F所做的功为
A．mgLcosθ B．mgL（1－cosθ）
C．mgLsinθ D．FLsinθ
变式4、如图所示，质量为m的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑水平面上做匀速圆周运动，拉力为某个值F时，转动半径为R，当拉力逐渐减小到F/4时，物体仍做匀速圆周运动，半径为2R，则外力对物体所做的功大小是（ ）
A． B． C． D．零
变式5、图示汽车从A处由静止加速，车过B点时车速为v，求绳子拉力对m做的功。
变式6、质量为5t 的汽车，在平直公路上一以60kw恒定功率从静止开始运动，速度达到24m/s的最大速度后，立即关闭发动机，汽车从启动到最后停下通过的总位移为1200m。运动过程中汽车所受的阻力不变。求汽车运动的时间。
类型四：应用动能定理处理多体和多过程问题
例6、如图所示，一块长木板 B 放在光滑的水平面上，在 B 上放一物体 A ．现以恒定的外力F拉B．由于A、B 间摩擦力的作用 ，A 将在 B 上滑动，以地面为参考系，A、 B 都向前移动一段距离，在此过程中（ ）
A．外力F做的功等于 A 和B动能的增量
B．B 对 A 的摩擦力所做的功，等于 A 的动能的增量
C．A 对 B 的摩擦力所做的功，等于 B 对 A 的摩擦力所做的功
D．外力 F 对 B 做的功等于 B 的动能的增量与 B 克服摩擦力所做的功之和
变式7、总质量为M的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，中途脱节，司机发觉时，机车已行驶L的距离，于是立即关闭油门，除去牵引力．设运动的阻力与质量成正比，机车的牵引力是恒定的．当列车的两部分都停止时，它们的距离是多少？
类型五：动能定理的实际应用
例7．（2008上海物理）（12分）总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的v－t图，试根据图像求：（g取10m/s2）
（1）t＝1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。
（2）估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功。
（3）估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。
学生课堂随笔：
学生课堂随笔：
学生课堂随笔：
学生课堂随笔：
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网