【中學(xué)教材全解】2020-2021學(xué)年人教版高中物理必修2-第7章-第7節(jié)-動能和動能定理課時學(xué)案

第7節(jié)動能和動能定理學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是動能，知道動能的計算公式，知道動能是標(biāo)量。2.知道動能定理的內(nèi)容和表達(dá)式，正確理解動能定理表達(dá)式中各量的物理意義。3.會用動能定理分析求解問題。自主學(xué)習(xí)1.物體由于運動而具有的能量稱為動能，表達(dá)式為，動能是量，是量，單位與功的單位相同，在國際單位制中都是。2.兩個質(zhì)量為QUOTE的物體，若速度相同，則兩個物體的動能，若動能相等，兩個物體的速度。3.力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中，這個結(jié)論叫動能定理。表達(dá)式為QUOTE。式中QUOTE為合外力對物體做的功，也可理解為各力對物體做功的，假如合外力做正功，物體的動能；合外力做負(fù)功，物體的動能。4.動能定理既適用于直線運動，也適用于運動，既適用于恒力做功，也適用于做功。且只需確定初、末狀態(tài)而不必涉及過程細(xì)節(jié)，因而解題很便利。自我檢測1.（多選）下列幾種狀況中，甲、乙兩物體的動能相等的是（）A.甲的速度是乙的2倍，乙的質(zhì)量是甲的2倍B.甲的質(zhì)量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍C.甲的質(zhì)量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍D.質(zhì)量相同，速度大小也相同，但甲向東運動，乙向西運動2.（單選）關(guān)于功和物體動能變化的關(guān)系，下列說法正確的是（）A.只要有動力對物體做功，物體的動能就增加B.只要物體克服阻力做功，它的動能就確定削減C.外力對物體做功的代數(shù)和等于物體的末動能與初動能之差D.動力和阻力都對物體做功，物體的動能確定變化3.（單選）QUOTE三球自同一高度以相同速率拋出，QUOTE球豎直上拋，QUOTE球水平拋出，QUOTE球豎直下拋。設(shè)三球落地時的速率分別為QUOTE、QUOTE、QUOTE，則（）QUOTE QUOTE＞QUOTEQUOTE＜QUOTE＜QUOTE QUOTE4.（單選）質(zhì)量為1.0kg的滑塊，以4m/s的初速度在光滑的水平面上向左滑行，從某一時刻起將一向右水平力作用于滑塊，經(jīng)過一段時間，滑塊的速度方向變?yōu)橄蛴?，大小?m/s，則在這段時間內(nèi)水平力所做的功為（）A.0 B.8J C.16J D.32J課內(nèi)探究一、動能的表達(dá)式圖7-7-11.設(shè)物體的質(zhì)量為QUOTE，在與運動方向相同的恒定外力QUOTE的作用下發(fā)生一段位移QUOTE，速度由QUOTE增加到QUOTE，如圖7-7-1所示。試用牛頓運動定律和運動學(xué)公式，推導(dǎo)出力QUOTE對物體做功QUOTE與QUOTE、QUOTE的關(guān)系。圖7-7-12.依據(jù)功QUOTE與QUOTE、QUOTE的關(guān)系,結(jié)合QUOTE，QUOTE=QUOTE的思想，確定動能的表達(dá)式。3.依據(jù)動能的表達(dá)式，分析爭辯動能是標(biāo)量還是矢量？是過程量還是狀態(tài)量？單位如何？例1我國在1970年放射的第一顆人造衛(wèi)星，質(zhì)量為173kg，運動速度為7.2km/s，它的動能是多少？二、動能定理1.有了動能的表達(dá)式后，前面我們推出的QUOTE如何改寫此式？用文字如何描述？2.完成下列問題，思考物體受到幾個力的共同作用時，QUOTE中QUOTE的意義。（1）靜止在光滑水平面上質(zhì)量為1kg的物體，在水平拉力作用下勻加速前進，水平拉力QUOTE10N，物體在該力作用下運動了2m。（2）靜止在粗糙水平面上質(zhì)量1kg的物體，在水平拉力作用下勻加速前進，水平拉力QUOTE10N，動摩擦因數(shù)為0.4，物體在該力作用下運動了2m。在這兩種狀況下，請計算完成下表：拉力做的功摩擦力做的功合力做的功物體動能的變化第一種狀況其次種狀況通過分析計算過可以看出，QUOTE中QUOTE為。例2一架噴氣式飛機,質(zhì)量為QUOTEkg，起飛過程中從靜止開頭滑跑。當(dāng)位移達(dá)到QUOTEm時，速度達(dá)到起飛速度QUOTE60m/s。在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍。求飛機受到的牽引力。思考爭辯：（1）飛機的起飛過程是什么性質(zhì)的運動？（2）起飛過程中飛機受幾個力？做功狀況如何？（3）飛機的初速度多大？末速度多大？（4）如何求解合力做功？（5）嘗試用牛頓其次定律、運動學(xué)公式和動能定理分別求解。體會利用動能定理解題的優(yōu)越性。方法一、用牛頓其次定律、運動學(xué)公式求解方法二、用動能定理求解點評：用動能定理解題的優(yōu)越性：在不涉及運動時間和運動加速度時，利用動能定理解決力學(xué)問題更簡潔。例3一輛質(zhì)量為QUOTE、速度為QUOTE的汽車，在關(guān)閉發(fā)動機后在水平地面滑行了距離QUOTE后停了下來，試求汽車受到的阻力。解法一、用牛頓其次定律、運動學(xué)公式求解解法二、用動能定理求解拓展：用動能定理解題的步驟：(1)確定爭辯對象；(2)分析物體的受力狀況，明確各個力是否做功，做正功還是做負(fù)功，進而明確合外力的功；(3)明確物體在始、末狀態(tài)的動能；(4)依據(jù)動能定理列方程求解。圖7-7-2例4如圖7-7-2所示，一小球用長為QUOTE細(xì)繩相連系于天花板上，把小球拉至與懸點在同一水平線上，然后由靜止釋放，求小球運動到懸點的正下方時的速度。圖7-7-2思考爭辯：（1）小球釋放后做什么運動？（2）求小球的速度能否選用牛頓其次定律？若不能，則選用什么規(guī)律？點評：動能定理不僅適用于直線運動，也適用于曲線運動。圖7-7-3例5如圖7-7-3所示，質(zhì)量為QUOTE的鋼珠從高出地面QUOTE處由靜止自由下落，落到地面進入沙坑QUOTE處停止，則鋼珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？圖7-7-3思考爭辯：動能定理是過程規(guī)律，解答本題應(yīng)如何選擇物理過程？點評：動能定理既適用于單過程運動，也適用于多過程運動。鞏固練習(xí)1.（單選）下面有關(guān)動能的說法正確的是（）A.物體只有做勻速運動時，動能才不變B.物體做平拋運動時，水平方向速度不變，動能不變C.物體做自由落體運動時，重力做功，物體的動能增加D.物體的動能變化時，速度不愿定變化，速度變化時，動能確定變化2.質(zhì)量為2kg的石塊做自由落體運動，求石塊在第1s末、第2s末的動能是多少？圖7-7-43.（單選）（廣東高考）物體在合外力作用下做直線運動的QUOTE圖像如圖7-7-4所示。下列表述正確的是（）圖7-7-4A.在0~1s內(nèi)，合外力做正功B.在0~2s內(nèi)，合外力總是做負(fù)功C.在1~2s內(nèi)，合外力不做功D.在0~3s內(nèi)，合外力總是做正功圖7-7-54.（單選）如圖7-7-5所示，質(zhì)量為QUOTE的物塊，在恒力QUOTE的作用下，沿光滑水平面運動，物塊通過QUOTE點和QUOTE點的速度分別是QUOTE和QUOTE，物塊由QUOTE點運動到QUOTE點的過程中，力QUOTE對物塊做的功QUOTE為（）圖7-7-5A.QUOTEB.QUOTEC.QUOTED.由于QUOTE的方向未知，QUOTE無法求出5.（多選）一質(zhì)量為1kg的物體被人用手由靜止向上提升1m，這時物體的速度是2m/s，則下列結(jié)論中正確的是（）A.手對物體做功12JB.合外力對物體做功12JC.合外力對物體做功2JD.物體克服重力做功10J6.（單選）某人把質(zhì)量為0.1kg的一塊小石頭從距地面5m的高處以60°角斜向上拋出，拋出時的初速度大小為10m/s，則當(dāng)石頭著地時，其速度大小約為(不計阻力、QUOTE取10QUOTE)（）A.14m/s B.12m/sC.28m/s D.20m/s溝通爭辯1.速度變化時，動能是否確定變化？動能不變時，速度確定不變嗎？2.爭辯汽車的制動距離與車速的關(guān)系汽車的制動性能，是衡量汽車性能的重要指標(biāo)。在一次汽車制動性能的測試中，司機踩下剎車閘，使汽車在阻力作用下漸漸停止運動。下表中記錄的是汽車