高一物理人教版必修二第七章第七節(jié)《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教學(xué)設(shè)計(jì)2

摘要：按新課標(biāo)要求編制的一節(jié)《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教學(xué)設(shè)計(jì)，主要講了動(dòng)能定理及其應(yīng)用。關(guān)鍵字：高一物理人教版必修二第七章第七節(jié)《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教學(xué)設(shè)計(jì)動(dòng)能和動(dòng)能定理一、動(dòng)能定理應(yīng)用的思路動(dòng)能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等，在處理含有上述物理量的力學(xué)問(wèn)題時(shí)，可以考慮使用動(dòng)能定理。由于只需從力在各段位移內(nèi)的功和這段位移始末兩狀態(tài)動(dòng)能變化去研究，無(wú)需注意其中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)，又由于功和動(dòng)能都是標(biāo)量，無(wú)方向性，無(wú)論是對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或曲線運(yùn)動(dòng)，計(jì)算都會(huì)特別方便。當(dāng)題給條件涉及力的位移效應(yīng)，而不涉及加速度和時(shí)間時(shí)，用動(dòng)能定理求解一般比用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解簡(jiǎn)便。用動(dòng)能定理還能解決一些用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式難以求解的問(wèn)題，如變力作用過(guò)程、曲線運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題。二、應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：①確定研究對(duì)象和研究過(guò)程。②分析物理過(guò)程，分析研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力情況，畫(huà)受力示意圖，及過(guò)程狀態(tài)草圖，明確各力做功情況，即是否做功，是正功還是負(fù)功。③找出研究過(guò)程中物體的初、末狀態(tài)的動(dòng)能（或動(dòng)能的變化量）④根據(jù)動(dòng)能定理建立方程，代入數(shù)據(jù)求解，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析、說(shuō)明或討論。例題評(píng)講：1、應(yīng)用動(dòng)能定理求變力的功。2-7-5例1如圖2-7-5所示，AB為1/4圓弧軌道，半徑為R=0.8m，BC是水平軌道，長(zhǎng)S=3m，BC處的摩擦系數(shù)為μ=1/15，今有質(zhì)量m=1kg的物體，自A點(diǎn)從靜止起下滑到C點(diǎn)剛好停止。求物體在軌道AB段所受的阻力對(duì)物體做的功。2-7-5解答：物體在從A滑到C的過(guò)程中，有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三個(gè)力做功，WG=mgR，fBC=umg，由于物體在AB段受的阻力是變力，做的功不能直接求。根據(jù)動(dòng)能定理可知：W外=0，所以mgR-umgS-WAB=0即WAB=mgR-umgS=1×10××10×3/15=6(J)點(diǎn)評(píng)：如果我們所研究的問(wèn)題中有多個(gè)力做功，其中只有一個(gè)力是變力，其余的都是恒力，而且這些恒力所做的功比較容易計(jì)算，研究對(duì)象本身的動(dòng)能增量也比較容易計(jì)算時(shí)，用動(dòng)能定理就可以求出這個(gè)變力所做的功。例2電動(dòng)機(jī)通過(guò)一條繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體。繩的拉力不能超過(guò)120N，電動(dòng)機(jī)的功率不能超過(guò)1

200W，要將此物體由靜止起，用最快的方式將物體吊高90m（已知物體在被吊高90m以前已開(kāi)始以最大速度勻速上升），所需時(shí)間為多少？（g取10m/s2解答起吊最快的方式是：開(kāi)始時(shí)以最大拉力起吊，達(dá)到最大功率后維持最大功率起吊。在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度為m/s2=5m/s2，末速度

m/s=10m/s，上升時(shí)間s=2s，上升高度m=10m。在功率恒定的過(guò)程中，最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度為m/s=15m/s，由動(dòng)能定理有，解得上升時(shí)間t2=。所以，要將此物體由靜止起，用最快的方式將物體吊高90m，所需時(shí)間為

t=t1+t2=2s+=。2-7-62、應(yīng)用動(dòng)能定理解多過(guò)程問(wèn)題2-7-6例3一個(gè)物體從斜面上高h(yuǎn)處由靜止滑下并緊接著在水平面上滑行一段距離后停止，測(cè)得停止處對(duì)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)處的水平距離為S，如圖2-7-6，不考慮物體滑至斜面底端的碰撞作用，并設(shè)斜面與水平面對(duì)物體的動(dòng)摩擦因數(shù)相同．求動(dòng)摩擦因數(shù)μ．解答設(shè)該斜面傾角為α，斜坡長(zhǎng)為l，則物體沿斜面下滑時(shí)，重力和摩擦力在斜面上的功分別為：物體在平面上滑行時(shí)僅有摩擦力做功，設(shè)平面上滑行距離為S2，則對(duì)物體在全過(guò)程中應(yīng)用動(dòng)能定理：ΣW=ΔEk．所以mglsinα－μmglcosα－μmgS2=0得h－μS1－μS2=0．式中S1為斜面底端與物體初位置間的水平距離．故點(diǎn)評(píng)本題中物體的滑行明顯地可分為斜面與平面兩個(gè)階段，而且運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也顯然分別為勻加速運(yùn)動(dòng)和勻減速運(yùn)動(dòng)．依據(jù)各階段中動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系也可求解本題．比較上述兩種研究問(wèn)題的方法，不難顯現(xiàn)動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性．例4從離地面H高處落下一只小球，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的空氣阻力是它重力的k（k<1）倍,而小球與地面相碰后，能以相同大小的速率反彈，求：（1）小球第一次與地面碰撞后，能夠反彈起的最大高度是多少？（2）小球從釋放開(kāi)始，直至停止彈跳為止，所通過(guò)的總路程是多少？解答：(1)設(shè)小球第一次與地面碰撞后，能夠反彈起的最大高度是h，則由動(dòng)能定理得：mg(H-h)-kmg(H+h)=0解得(2)、設(shè)球從釋放開(kāi)始，直至停止彈跳為止，所通過(guò)的總路程是S，對(duì)全過(guò)程由動(dòng)能定理得mgH-kmgS=0解得點(diǎn)評(píng)：物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中包含有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的小過(guò)程（如加速、減速的過(guò)程），此時(shí)可以分段考慮，也可以對(duì)全過(guò)程考慮，但如能對(duì)整個(gè)過(guò)程利用動(dòng)能定理列式則使問(wèn)題簡(jiǎn)化。V0S0αP圖11例5、如圖11所示，斜面足夠長(zhǎng)，其傾角為α，質(zhì)量為m的滑塊，距擋板P為S0V0S0αP圖11解答：滑塊在滑動(dòng)過(guò)程中，要克服摩擦力做功，其機(jī)械能不斷減少；又因?yàn)榛瑝K所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力，所以最終會(huì)停在斜面底端。在整個(gè)過(guò)程中，受重力、摩擦力和斜面支持力作用，其中支持力不做功。設(shè)其經(jīng)過(guò)和總路程為L(zhǎng)，對(duì)全過(guò)程，由動(dòng)能定理得：得3、利用動(dòng)能定理巧求