人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理导学案，共9页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，预习新知，重难探究，巩固训练等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
（一）学习目标
1.[物理观念]通过力对物体做功的分析确定动能的表达式，加深对功能关系的理解。
2.[科学探究]能够从功的表达式、牛顿第二定律与运动学公式推导动能定理。
3.[科学思维]理解动能定理。会用动能定理对运动过程进行分析和计算，获得结论。
【学习重难点】
（一）学习重难点
重点：
1.动能的概念
2.动能定理及其应用
难点：对动能定理的理解
【预习新知】
（一）动能定理
动能定理
1．动能定理的内容
力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．
2．动能定理的表达式
(1)W＝mv－mv.
(2).
说明：式中W为合外力做的功，它等于各力做功的代数和．
3．动能定理的适用范围
不仅适用于恒力做功和直线运动，也适用于变力做功和曲线运动情况．
【重难探究】
（一）重难探究
一、对动能的深入理解
1、动能具有相对性，参考系不同，速度就不同，所以动能也就不同。一般都以地面为参考系描述物体的动能。
2、动能是状态量，是表征物体运动状态的物理量。物体的运动状态一旦确定，物体的动能就被确定了。
3、物体的动能对应于某一时刻运动的能量，它仅与物体的质量和速度的大小有关，而与速度的方向无关。动能是标量，且恒为正值。
4、由动能的表达式可知，动能的单位与功的单位相同，因为1kg（m/s）2=1N·m=1J
5、动能的变化：动能只有正值， 没有负值，但动能的变化却有正有负。“变化”是指末状态的物理量减去初状态的物理量。动能的变化量为正值，表示物体的动能增加了；动能的变化量为负值，表示物体的动能减少了。
二、动能定理的理解
1、表达式的理解
（1）动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是任何其他的力。
（2）动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力做的功，而不是某一力做的功。 W可以为正功，也可以为负功。
（3）分别为初动能和末动能，可以大于也可以小于。
2、两种关系
（1）等值关系：某物体的动能变化量总等于合力对它做的功。
合力做正功时，物体的动能增加；合力做负功时，物体的动能减少。
（2）因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做了多少功来度量。
3、研究对象及过程
（1）研究对象:可以是单一物体，也可以是相对静止的系统。
（2）研究过程:既可以是运动中的某一段过程，也可以是运动的全过程。
4、普遍性
动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的运动学公式推出，但动能定理本身既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程，既适用于直线运动的情况，也适用于曲线运动的情况。
三、动能定理的应用
1、应用动能定理的解题步骤
（1）确定研究对象和研究过程。
（2）对研究对象进行受力分析。(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析，包括重力)。
（3）写出该过程中合力做的功，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的受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做的功。
（4）写出物体的初、末态的动能，确定动能的增量。
（5）根据动能定理列方程求解。
2、动能定理与牛顿运动定律(结合运动学公式)解题的比较
3、优先考虑应用动能定理的情况
（1）不涉及加速度、时间的问题。
（2）变力做功问题。
（3）有多个物理过程且不需要研究整个过程中间状态的问题。
（4）含有 QUOTE 等物理量的问题。
【巩固训练】
（一）巩固训练
1.网球训练时，一质量为60g的网球以30m/s的速率水平飞来，运动员挥拍击球后使网球仍以30m/s的速率水平离开球拍，击球过程时间极短，则在击球过程中( )
A.球的速度变化量的大小为零
B.球的平均加速度为零
C.球拍对网球做功大小为零
D.球拍对网球做功大小为54J
2.如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上极板的过程中( )
A.它们运动的时间
B.它们运动的加速度
C.它们所带的电荷量之比
D.它们的动能增加量之比
3.如图所示，拖拉机通过大小不计的光滑轻质定滑轮提升货物，货物的质量为m，定滑轮顶端到轻绳与拖拉机连接点的竖直高度为h，轻绳不可伸长，拖拉机向右匀速运动的速度为，重力加速度为.当轻绳与竖直方向的夹角θ从37°增大到53°的过程中，下列说法正确的是( )
A.货物匀速上升B.货物加速上升
C.轻绳对货物做的功为D.轻绳对货物做的功为
4.滑板运动是一项惊险刺激的运动，深受青少年的喜爱。图中ABCD为滑板的运动轨道，AB和CD是两段与水平面夹角均为θ的光滑的斜面，底部与水平面平滑相接，粗糙水平段BC的长度。一运动员从P点以的初速度下滑，经BC后冲上CD轨道，达到Q点时速度减为零。已知运动员连同滑板的质量，，，g取，求：（结果可带根号）
（1）运动员第一次经过B点和C点的速度，；
（2）滑板与BC之间的动摩擦因数μ；
（3）运动员最后静止的位置与B点之间的距离x。
参考答案
1.答案：C
解析：A.球的速度变化量的大小为
故A错误;
B.球的平均加速度为
由于击球过程时间A极短，所以球的平均加速度很大，B错误；
CD.由动能定理，球拍对网球做功
故C正确，D错误。
故选C。
2.答案：C
解析：A.两粒子在水平方向的分运动为匀速直线运动，且两粒子初速度与水平位移相等，由可知，两粒子运动时间相等，故A错误；
B.两粒子在竖直方向的分运动为匀加速运动，设两极板间距为d，粒子P的偏转量为，粒子Q的偏转量为d，由可知，，故B错误；
C.P、Q两粒子的偏转量之比为1:2，运动时间相等，质量相同，由
可知两粒子带电量之比为，故C正确；
D.电场力对P、Q两粒子做功之比
由动能定理可知，它们的动能增加量之比，故D错误。
故选C。
3.答案：BD
解析：将拖拉机的速度沿轻绳方向和垂直于轻绳方向分解；货物的速度等于沿轻绳方向的分速度，即货物的速度为，由题可知θ在增大，则货物的速度在变大，即货物加速上升，故A错误，B正确；当时，货物的速度为，定滑轮顶点到拖拉机部分轻绳的长度为，同理可得，当时，，由动能定理可得，轻绳对货物做的功为，故C错误，D正确.
4.答案：（1），（2）0.16（3）3.75m
解析：（1）以水平轨道BC所在水平面为零势能面，运动员从P点滑至B点的过程，由动能定理得
代入数据解得
运动员由C点到Q点的过程，由动能定理有
代入数据解得
（2）运动员由B点滑至C点的过程中，由动能定理有
代入数据解得
（3）设运动员在BC轨道上滑行的总路程为s.对从P点到静止的整个过程，由动能定理有
代入数据解得
故运动员最后静止的位置与B点之间的距离
动能定理
牛顿运动定律(结合运动学公式)
相同点
确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析
应用条件
对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线运动或曲线运动均适用
只能研究恒力作用下物体做直线运动的情况或几种特殊的曲线运动，如抛体运动、圆周运动等
应用方法
只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能
要考虑运动过程的每个环节，结合运动学公式解题
运算方法
代数运算
矢量运算