高中物理：动能和动能定理讲义教案

高中物理：动能和动能定理讲义教案高中物理：动能与动能定理讲义；学科教师辅导讲义负责人审核签字：学员姓名：年级：高三课时数：3课时辅导科目：物理学科教师：葛红飞校区名称：河南9校授课日期及时段课型□预习课□同步课□复习课□专题课教学目标1.掌握动能的概念，会求动能的变化量.2.掌握动能定理，并能在实际问题中熟练应用重点难点关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现高中物理：动能和动能定理讲义教案本文内容：学科教师辅导讲义负责人审核签字：学员姓名：年级：高三课时数：3课时辅导科目：物理学科教师：葛红飞校区名称：河南9校授课日期及时段课型□预习课□同步课□复习课□专题课教学目标1.掌握动能的概念，会求动能的变化量.2.掌握动能定理，并能在实际问题中熟练应用重点难点关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题．[来源:学科网ZXXK]2．功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题．3．动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点．高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低教学内容5.2动能和动能定理5.3机械能及其守恒定理T——基础知识同步预习习惯——上课开始先浏览一下，告诉老师，你对讲义的理解，你觉得本讲义知识点怎么样?如果是复习课，请你告诉老师本节课的重点、难点、考点是什么？如果是新课程，看完记住了什么？请充满信心！1.掌握动能的概念，会求动能的变化量.2.掌握动能定理，并能在实际问题中熟练应用．一、动能1．定义：物体由于运动而具有的能．2．表达式：Ek＝mv2.3．物理意义：动能是状态量，是标量（填“矢量”或“标量”）．二、动能定理1．内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．2．表达式：W＝mv－mv＝Ek2－Ek1.3．物理意义：合外力的功是物体动能变化的量度．4．适用条件（1）动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．（2）既适用于恒力做功，也适用于变力做功．（3）力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用．考点一对动能定理的理解及简单应用1．从两个方面理解动能定理（1）动能定理公式中体现的三个关系：①数量关系：即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系．可以通过计算物体动能的变化，求合外力的功，进而求得某一力的功．②单位关系，等式两侧物理量的国际单位都是焦耳．③因果关系：合外力的功是引起物体动能变化的原因．（2）动能定理叙述中所说的“外力”，即可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是电场力、磁场力或其他力．[来源:Zxxk.Com]2．应用动能定理的注意事项（1）动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系．（2）应用动能定理时，必须明确各力做功的正、负．（3）应用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，借助草图理解物理过程和各量关系．★重点归纳★1.应用动能定理解题的基本思路（1）选取研究对象，明确它的运动过程；（2）分析研究对象的受力情况和各力的做功情况：（3）明确研究对象在过程的初末状态的动能Ek1和Ek2；[来源:学科网ZXXK]（4）列动能定理的方程W合＝Ek2－Ek1及其他必要的解题方程，进行求解．2.应用动能定理求变力做功时应注意的问题（1）所求的变力的功不一定为总功，故所求的变力的功不一定等于ΔEk.（2）合外力对物体所做的功对应物体动能的变化，而不是对应物体的动能．（3）若有多个力做功时，必须明确各力做功的正负，待求的变力的功若为负功，可以设克服该力做功为W，则表达式中应用－W；也可以设变力的功为W，则字母W本身含有负号．★典型案例★如图所示，半径R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A。质量m=0.l0kg的小球与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.3，小球以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左运动4.0m后，冲上竖直半圆环，最后小球落在C点，取重力加速度g=10m/s2，求：（1）小球进入圆轨道通过A点时对轨道的压力；（2）小球经过B点时速度；（3）A、C间的距离；【答案】（1）7.25N；（2）；（3）1.2m★针对练习1★如图所示，一个小球在竖直环内至少能做（n+1）次完整的圆周运动，当它第（n-1）次经过环的最低点时的速度大小为7m/s，第n次经过环的最低点时速度大小为5m/s，则小球第（n+1）次经过环的最低点时的速度v的大小一定满足：（）A．等于3m/sB．小于1m/sC．等于1m/sD．大于1m/s★针对练习2★如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．若质量为m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间t前进的距离为s，且速度达到最大值vm.设这一过程中电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为F，那么这段时间内：（）A．小车做匀加速运动B．小车受到的牵引力逐渐增大C．小车受到的合外力所做的功为PtD．小车受到的牵引力做的功为Fs＋（针对练习答案：1．【答案】D而实际运动过程中经同一点时，速度越来越小，需要的向心力越来越小，对轨道的压力也会越来越小，而滑动摩擦力，因此转一圈，克服摩擦力做功也会越来越小，第n+1圈克服摩擦力做的功一定小于第n圈克服摩擦力做的功，因此末速度一定大于1m/s，D正确。2．【答案】D）考点二动能定理在多过程中的应用1．优先考虑应用动能定理的问题（1）不涉及加速度、时间的问题；（2）有多个物理过程且不需要研究整个过程中的中间状态的问题；（3）变力做功的问题；（4）含有F、l、m、v、W、Ek等物理量的力学问题[来源:学&科&网Z&X&X&K]★重点归纳★1．应用动能定理解决多过程的解题步骤2．应用动能定理解决多过程需注意的问题（1）动能定理适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用．只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可．这些正是动能定理解题的优越性所在．（2）动能定理是计算物体的位移或速率的简捷公式，当题目中涉及到位移时可优先考虑动能定理．（3）若物体运动的过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以把全过程作为一整体来处理．（4）在涉及直线运动与平抛运动相结合，直线运动一圆周运动相结合等有关问题时，多用到功能定理方便快捷地解决问题[来源:学科网]★典型案例★如图所示，一质量为m＝0.5kg的小滑块，在F＝4N水平拉力的作用下，从水平面上的A处由静止开始运动，滑行x＝1.75m后由B处滑上倾角为37°的光滑斜面，滑上斜面后拉力的大小保持不变，方向变为沿斜面向上，滑动一段时间后撤去拉力。已知小滑块沿斜面上滑到的最远点C距B点为L＝2m，小滑块最后恰好停在A处。不计B处能量损失，g取10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。试求：（1）小滑块与水平面间的动摩擦因数μ；（2）小滑块在斜面上运动时，拉力作用的距离x0；（3）小滑块在斜面上运动时，拉力作用的时间t。【答案】（1）（2）1.25m（3）0.5s★针对练习1★质量为m＝4kg的小物块静止于水平地面上的A点，现用F＝10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在B点，A、B两点相距x＝20m，物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2，求：（1）物块在力F作用过程发生位移x1的大小；（2）撤去力F后物块继续滑动的时间t.★针对练习2★已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ，以一定的速度匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块（如图a所示），以此时为t=0时刻纪录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系，如图b所示（图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小v1＞v2）。已知传送带的速度保持不变。（g取10m/s2），则：（）A．0～t1内，物块对传送带做正功B．物块与传送带间的动摩擦因数为μ，μ＜tanθC．0～t2内，传送带对物块做功为W=D．系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小（针对练习答案：1．【答案】（1）16m；（2）2s2．【答案】D【解析】由图知，物块先向下运动后向上运动，则知传送带的运动方向应向上．0～t1内，物块对传送带的摩擦力方向沿传送带向下，则物块对传送带做负功．故A错误；在t1～t2内，物块向上运动，则有μmgcosθ1.掌握重力势能、弹性势能的概念，并能计算.2.掌握机械能守恒的条件，会判断物体的机械能是否守恒.3.掌握机械能守恒定律的三种表达形式，理解其物理意义，并能熟练应用．一、重力做功与重力势能1．重力做功的特点（1）重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关．（2）重力做功不引起物体机械能的变化．2．重力势能（1）概念：物体由于被举高而具有的能．（2）表达式：Ep＝mgh.（3）矢标性：重力势能是标量，正负表示其大小．3．重力做功与重力势能变化的关系（1）定性关系：重力对物体做正功，重力势能就减少；重力对物体做负功，重力势能就增加．（2）定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量．即WG＝－（Ep2－Ep1）＝－ΔEp.二、弹性势能1．概念：物体由于发生弹性形变而具有的能．2．大小：弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大．3．弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：W＝－ΔEp.三、机械能和机械能守恒定律1.机械能：动能和势能统称为机械能，其中势能包括弹性势能和重力势能．2．机械能守恒定律[来源:学科网]（1）内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．（2）表达式：mgh1＋mv＝mgh2＋mv3．守恒条件：只有重力或弹簧的弹力做功．考点一机械能守恒定律的理解与应用1．机械能守恒的条件（任一条件均可）（1）物体只受重力作用．（2）存在其他力作用，但其他力不做功，而只有重力（或弹簧弹力）做功．（3）相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化．2．机械能守恒定律的表达式ΔEp＝－ΔEk；（不需要选零势能面）Ek＋Ep＝Ek′＋Ep′；（一定要选零势能面）ΔE增＝ΔE减．（不需要选零势能面）★重点归纳★1.机械能守恒的判定方法（1）做功条件分析法：若物体系统内只有重力和弹簧弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能守恒．（2）能量转化分析法：若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能（如没有内能增加），则系统的机械能守恒．特别提醒：（1）机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力为零；只有重力做功不等于只受重力作用．[来源:学科网ZXXK]（2）对一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等，除非题目特别说明，否则机械能必定不守恒．（3）对于系统机械能是否守恒，可以根据能量的转化进行判断．2．机械能守恒定律的表达形式及应用（1）守恒观点①表达式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2或E1＝E2.②意义：系统初状态的机械能等于末状态的机械能．③注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面．（2）转化观点①表达式：ΔEk＝－ΔEp.②意义：系统（或物体）的机械能守恒时，系统增加（或减少）的动能等于系统减少（或增加）的势能．③注意问题：要明确势能的增加量或减少量，即势能的变化，可以不选取零势能参考平面．（3）转移观点①表达式：ΔEA增＝ΔEB减．②意义：若系统由A