歡迎進入物理課堂 第1節(jié)動能的改變 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第1節(jié) 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道動能的概念及表達式 2 通過實驗 探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 3 理解動能定理的內(nèi)容與表達式 能應(yīng)用動能定理處理動力學(xué)問題 重點難點 理解動能和動能定理 利用動能定理解決實際問題 課前自主學(xué)案 一 動能1 物理學(xué)中把物體由于運動而具有的能叫 2 動能的大小跟運動物體的 有關(guān) 物體的質(zhì)量m 運動速度v 動能就越大 動能 質(zhì)量 速度 越大 越大 3 在物理學(xué)中 把物體的動能表示為 動能是 它的單位與 的單位相同 在國際單位制中都是 4 由于速度v具有相對性 所以動能也具有 性 一般情況下 速度理解為相對 的速度 二 恒力做功與動能改變的關(guān)系1 實驗?zāi)康?探究恒力做功與物體動能改變的關(guān)系 標(biāo)量 功 焦耳 相對 地 2 實驗器材 砝碼 天平 低壓交流電源 細繩 一端附有定滑輪的長木板 紙帶 等 3 實驗方案 如圖2 1 1所示 圖2 1 1 1 安裝器材 平衡 2 讓砝碼拉動小車運動 3 紙帶記錄小車的運動 4 數(shù)據(jù)分析 拉力做功與小車動能改變的關(guān)系 小車 打點計時器 復(fù)寫紙 刻度尺 摩擦力 動能 動能的變化量 動能 合外力 變化 末 初 核心要點突破 一 關(guān)于動能的理解1 動能具有相對性 如果所選取的參考系不同 其速度就不同 所以動能也不同 一般情況下都以地面為參考系描述物體的動能 2 動能是狀態(tài)量 動能是表征物體運動狀態(tài)的物理量 物體的運動狀態(tài)一旦確定 物體的動能也就確定了 3 動能與速度 物體的動能對應(yīng)于某一時刻運動的能量 它僅與速度的大小有關(guān) 與速度的方向無關(guān) 動能是標(biāo)量 恒為正值 當(dāng)一個物體的動能變化時 速度一定變化 但物體的速度變化時 動能不一定變化 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 質(zhì)量為10g 以0 8km s的速度飛行的子彈與質(zhì)量為60kg 以10m s的速度奔跑的運動員 二者相比 哪一個的動能大 答案 子彈的動能大 2 動能定理的理解 1 功W的含義 合外力對物體所做的功或所有外力做功的代數(shù)和 2 功W的求法 合外力對物體所做的功W F合 scos 適用于合外力恒定的情況 各個力對物體所做功的代數(shù)和W W1 W2 Wn 3 動能的改變量 Ek Ek2 Ek1 合外力對物體做正功W 0 動能增加 Ek 0 合外力對物體做負(fù)功W 0 動能減少 Ek 0 4 動能定理的適用范圍 即適用于恒力做功也適用于變力做功 既適用于直線運動也適用于曲線運動 既可應(yīng)用于物體運動的全程 也可應(yīng)用于物體運動過程的某一階段 3 應(yīng)用動能定理解題的一般步驟 1 確定研究對象 明確它的運動過程 2 分析物體在運動過程中的受力情況 明確各個力是否做功 做正功還是做負(fù)功 3 明確初狀態(tài)和末狀態(tài)的動能 可分段研究 亦可對整個過程研究 4 根據(jù)動能定理W Ek2 Ek1列方程求解 4 動能定理的優(yōu)越性和局限性 1 優(yōu)越性 由于動能定理只需要考慮初 末狀態(tài) 而不考慮過程細節(jié) 所以凡涉及力和位移 而不是涉及力的作用時間的動力學(xué)問題 都可以使用動能定理進行分析和解答 與運動學(xué)相比 動能定理更簡捷 方便 2 局限性 動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 動能定理與物體的位移有關(guān)而與運動時間無關(guān) 所以不能直接計算物體的運動時間 不能在某一方向上使用動能定理 更不能將動能進行矢量合成 課堂互動講練 思路點撥 根據(jù)動能概念和特點分析 答案 A 某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究 動能定理 如圖2 1 3 他們將拉力傳感器固定在小車上 用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連 用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的A B兩點各安裝一個速度傳感器 記錄小車通過A B時的速度大小 小車中可以放置砝碼 圖2 1 3 1 實驗主要步驟如下 測量 和拉力傳感器的總質(zhì)量M1 把細線的一端固定在拉力傳感器上 另一端通過定滑輪與鉤碼相連 正確連接所需電路 將小車停在C點 小車在細線拉動下運動 記錄細線拉力及小車通過A B時的速度 在小車中增加砝碼 或 重復(fù) 的操作 2 下表是他們測得的一組數(shù)據(jù) 其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和 v v 是兩個速度傳感器記錄速度的平方差 可以據(jù)此計算出動能變化量 E F是拉力傳感器受到的拉力 W是F在A B間所做的功 表格中的 E3 W3 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 3 根據(jù)下表 請在圖2 1 4中的方格紙上作出 E W圖線 圖2 1 4 數(shù)據(jù)記錄表 思路點撥 本題綜合考查了探究 恒力做功與動能改變的關(guān)系 這一實驗的實驗原理 實驗步驟及對實驗結(jié)果的處理 與原實驗不同的是該實驗借助于現(xiàn)代化的儀器 拉力傳感器和速度傳感器 這樣就使該實驗更便于操作 數(shù)據(jù)的采集更方便準(zhǔn)確 變式訓(xùn)練2利用如圖2 1 6所示的裝置探究外力做功與動能變化的關(guān)系 滑塊在不同個數(shù)的鉤碼作用下 從同一位置由靜止釋放 已知光電門的寬度為2cm 各項實驗數(shù)據(jù)如下表 圖2 1 6 1 試完成上表 2 根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出W v2圖象 3 由W v2圖象你能得出什么結(jié)論 2 根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出W v2圖象如圖所示 3 由W v2可知 外力做功與物體動能的變化量成正比 答案 見解析 如圖2 1 7所示 AB為1 4圓弧軌道 半徑為0 8m BC是水平軌道 長L 3m BC處的動摩擦因數(shù)為1 15 今有質(zhì)量m 1kg的物體 自A點從靜止起下滑到C點剛好停止 求物體在軌道AB段所受的阻力對物體做的功 圖2 1 7 思路點撥 物體在從A滑到C的過程中 在AB段受的阻力是變力 做的功不能直接求得 但對于整個過程 動能變化為零 重力 AB段的阻力 AC段的摩擦力三個力做功 重力做功WG mgR 水平面上摩擦力做功Wf1 mgL 這樣 依據(jù)動能定理可間接求得AB段的阻力的功 自主解答 根據(jù)動能定理可知 W外 0所以mgR mgL WAB 0即WAB mgR mgL 6J 答案 6J 方法總結(jié) 求變力做功時 一般不能用W Fscos 可利用動能定理求解 變式訓(xùn)練3 2011年福州高一檢測 如圖2 1 8所示 某人乘雪橇在光滑的雪坡上從A點無初速度下滑 經(jīng)過B 接著沿水平路面滑至C點停止 人與雪橇總質(zhì)量為70kg 雪坡高度h 20m 雪橇與地面動摩擦因數(shù) 0 5 不計空氣阻力 g取10m s2 求 1 人與雪橇從A滑至B時的速度是多大 2 人與雪橇在地面滑行多遠距離才能停下 圖2 1 8 答案 1 20m s 2 40m 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全