2020年高一物理学科“动能和动能定理”问题导学案 新

2020年高一年级物理学科“动能和动能定理”问题导学案

【课题】：动能和动能定理【课型】问题生成解决拓展课

【学习目标】

1．进一步理解动能的概念，掌握动能的计算式．

2．结合教学，进行探索研究和科学思维能力的训练．

3．理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题．

【重点】理解动能的概念，应用动能定理解决实际问题。

【难点】动能定理的表达式的推导

【自主导学】

复习：功与速度变化的关系如何？

1、概念：物体由于_______________而具有的能叫做动能.与物体的_______和_____ 有关。

2、表达式：Ek＝_______________；

说明：①单位：____________，符号：_______________；1kg·m2/s2＝1N·m＝1J

②动能是_________量：动能_________于或______于零，且其大小与速度方向_____关。

③动能是________量，表达式中，v应为对应__________的____________速度；

④动能大小与参考系的选择有关。一般表达式中的速度v是对__________的速度。

3、动能的变化（也叫动能的______________量）

（1）表达式：ΔＥk＝Ｅk2－Ｅk1 （及对应过程的________动能减去_______动能的差值）

（2）说明：加速中ΔＥk________0；减速中ΔＥk ______0

二、动能定理

1、推导：_______________________________

2、定理内容：____________力对物体所做的功，等于物体动能的_______________.

表达式为：_______________

3、说明

①动能定理虽然是在物体受到恒力作用且物体做直线运动的情况下推导出来的，但它同样适

用于__________力做功的情况，还适用于物体做_____________线运动的情况.

②动能定理中的功应包括对应过程内的一切外力的功，而且在某一过程中，各力的功可以是

同时的，也可以是不同阶段的。（求总功的方法）

③动能定理的优点是不必追究全过程的运动性质和状态变化的细节，只需考虑对应过程中的

外力做的总功和动能变化。

（动能定理的缺点是无法体现对应过程中某一瞬间的动力学关系，如过山车通过最高点的临界情况分析）

运用动能定理列式求解的方法，有分段列式法和全程列式法。物体运动有几个过程时，对全程列式比较简单.对全程列式时，关键是分清整个过程有哪些力做功和各力做功对应的位移，并确定初始状态和终了状态的动能。

用动能定理解题的步骤

①确定研究对象及所研究的物理过程；

②分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功；

③确定始、末态的动能。(未知量用符号表示)；

④根据动能定理列方程；

⑤求解方程、分析结果。

【例题解析】

例1如图所示，在光滑的平台上有一质量为6kg的物体，开始处于静止状态，当人拉紧绳子以5m/s的速度匀速从B点运动到A点。已知OB=3m，AB=4m。求此过程中人对物体所做的功。

拓展本题中绳子的拉力应为变力（可以根据速度分解原理自行证明，物体将做变速运动），通常情况下，计算变力做功时，一般多是用动能定理求。

例如：一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落，陷入砂坑中2cm深处，求砂子对铅球的平均阻力。[提示：直接对全过程应用动能定理：mg(H+h)-fh=0-0]

例2 一列车的质量是5×105kg，在平直的轨道上以额定功率3000k W加速行驶，当速度由10m/s加速到可能达到的最大速率30m/s时，共用了3min，则在这段时间内列车前进的距离是多少？（假设地面及空气给汽车的阻力为恒力）

拓展 涉及机车功率问题时，首先要区别是牵引力不变还是牵引力做功的功率不变，即要确

定机车的运动模式，不同的模式，其运动规律是不同的，本例中由于列车功率不变，列车在

做变加速度运动，因此不满足匀变速运动规律。本题的常见错误是认为列车的牵引力是恒力，

从而应用牛顿第二定律求出加速度，在根据运动学公式求出列车运动的位移。或利用平均速

度公式来计算位移。

例3质量为m 的物体在水平地面上以一定的初速度滑行，若物体与地面之间的动摩擦因数为

μ，在开始阶段受到与初速同方向的水平推力F 1作用前进S 1位移，接着以同方向的水平推

力F 2作用进S 2位移，然后撤除外力，物体再前进S 3位移后停止。求物体的初速度v 0。

拓展 本题涉及的三个运动过程中，物体受到的合外力都是恒力，当然可以用牛顿运动来处

理，但是应分成三个物理过程分段解答，至少应解六步才可得解，显然比较烦琐。而动能定

理可以将全过程当作一个过程来处理，充分体现出它的优越性，学习过程中要善于选择合适

的过程来处理问题。

例如：一钢球质量为m ，自高度H 处静止下落至一钢板上，与钢板碰撞后弹起，碰撞过程中

无能量损失，若所受的空气阻力F 的大小不变，求：①小球第一次下落至钢板时（尚未碰撞）

的速度；②小球从开始下落到完全静止所通过的总路程。

【夯实基础】

⒈质点在恒力作用下，从静止开始做直线运动，则质点的动能（ ）

A.与它通过的位移成正比

B.与它通过位移的平方成正比

C.与它运动的时间成正比

D.与它运动时间的平方成正比

⒉质量m = 2kg 的滑块，以4m/s 的初速在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起作用一向

右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右、大小为4m ／s ，则在这段时间内水

平力做功为（ ）

A ．0

B ．8J

C ．16J

D ．20J

⒊ 质量为m 的跳水运动员，从离地面高h 的跳台上以速度

1v 斜向上跳起，跳起高度离跳台为H ，最后以速度1v 进入水中，不计空气阻力，则运动员起跳时所做的功（ ） A.2112mv B.mgH C. mgh mgH + D ．2112mv mgh +