2022年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第1講 動(dòng)能的改變學(xué)案 魯科版必修2

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1、2022年高中物理 第2章 能的轉(zhuǎn)化與守恒 第1講 動(dòng)能的改變學(xué)案 魯科版必修2 [目標(biāo)定位]　1.理解動(dòng)能的概念，知道動(dòng)能的定義式.2.理解動(dòng)能定理的內(nèi)容及其表達(dá)式，能應(yīng)用動(dòng)能定理進(jìn)行有關(guān)計(jì)算． 一、動(dòng)能 1．概念：物體由于______而具有的能． 2．表達(dá)式：Ek＝________ (1)表達(dá)式中的速度是______速度． (2)動(dòng)能是____(填“矢”或“標(biāo)”)量，是______(填“狀態(tài)”或“過(guò)程”)量． 3．單位：動(dòng)能的國(guó)際單位是______，簡(jiǎn)稱(chēng)焦，用符號(hào)J表示． 二、動(dòng)能定理 1．推導(dǎo)：設(shè)物體的質(zhì)量為m，初速度為v1，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的合外力F的作用下發(fā)生一段

2、位移s，速度增加到v2(如圖1所示)，此過(guò)程中力F做的功為W.則W＝F·s. 圖1 得Fs＝________________________. 2．內(nèi)容及表達(dá)式： (1)內(nèi)容：合外力對(duì)物體所做的功等于______________． (2)表達(dá)式：W合＝_____. 一、對(duì)動(dòng)能的理解 1．動(dòng)能是狀態(tài)量 動(dòng)能與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(或某一時(shí)刻的速度)相對(duì)應(yīng)． 2．動(dòng)能具有相對(duì)性：選取不同的參考系，物體的速度不同，動(dòng)能也不同，但一般以地面為參考系． 3．動(dòng)能是標(biāo)量：只有大小，沒(méi)有方向．只有正值，沒(méi)有負(fù)值． 例1　關(guān)于動(dòng)能的理解，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．凡是運(yùn)動(dòng)的物

3、體都具有動(dòng)能 B．一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化 C．一定質(zhì)量的物體，速度變化時(shí)，動(dòng)能一定變化 D．動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài) 二、對(duì)動(dòng)能定理的理解 1．力對(duì)物體做功是引起物體動(dòng)能變化的原因，合外力做功的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是其他形式的能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，轉(zhuǎn)化了多少由合外力做了多少功來(lái)度量． 2．合力對(duì)物體做正功，即W＞0，ΔEk＞0，表明物體的動(dòng)能增大；合力對(duì)物體做負(fù)功，即W＜0，ΔEk＜0，表明物體的動(dòng)能減?。? 3．動(dòng)能定理的適用范圍：動(dòng)能定理是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的，對(duì)于外力是變力、物體做曲線運(yùn)動(dòng)、物體經(jīng)歷多過(guò)程的情況同樣適用． 特別提醒　(

4、1)動(dòng)能定理應(yīng)用中的研究對(duì)象一般為單個(gè)物體． (2)應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)，物體的位移、速度必須相對(duì)于慣性參考系，一般相對(duì)于地面． 例2　如圖2所示，一質(zhì)量為m＝2 kg的物體，以vA＝2 m/s的速度在水平面上通過(guò)A點(diǎn)，此后若在物體上施加一恒力F＝6 N，方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同．使物體由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到距A點(diǎn)8 m的B點(diǎn)．已知物 圖2 體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，求：物體運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小． 三、動(dòng)能定理的應(yīng)用 1．應(yīng)用動(dòng)能定理的優(yōu)越性 (1)曲線運(yùn)動(dòng)，變力做功問(wèn)題：物體由初始狀態(tài)到末狀態(tài)的過(guò)程中，物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)軌跡、做功的力是變力還是恒

5、力等諸多因素都可以不予考慮．特別是曲線運(yùn)動(dòng)、變力做功問(wèn)題便顯示出動(dòng)能定理的優(yōu)越性． (2)多過(guò)程問(wèn)題：應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式時(shí)，涉及的有關(guān)物理量比較多，對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的細(xì)節(jié)也要仔細(xì)研究，而應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮合外力做功和初、末兩個(gè)狀態(tài)的動(dòng)能，并且可以把不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程合并為一個(gè)全過(guò)程來(lái)處理，所以在處理多過(guò)程問(wèn)題動(dòng)能定理顯示出其優(yōu)越性． 2．應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟 (1)選取研究對(duì)象，明確并分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可以是單一過(guò)程，也可以是全過(guò)程． (2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析． (3)寫(xiě)出該過(guò)程中合外力做的功，或分別寫(xiě)出各個(gè)力做的功(注意功的正負(fù))．如果研究過(guò)程中物體受力情況有變化，要分

6、別寫(xiě)出該力在各個(gè)階段做的功． (4)寫(xiě)出物體的初、末動(dòng)能． (5)按照動(dòng)能定理列式求解． 特別提醒　動(dòng)能定理的計(jì)算式為標(biāo)量式，v為相對(duì)地面的速度，位移也是相對(duì)地的位移． 例3　如圖3所示，物體沿一曲面從A點(diǎn)無(wú)初速下滑，當(dāng)滑至曲面的最低點(diǎn)B時(shí)，下滑的豎直高度h＝5 m，此時(shí)物體的速度v＝6 m/s.若物體的質(zhì)量m＝1 kg，g＝10 m/s2，求物體在下滑過(guò)程中克服阻力所做的功． 圖3 例4　如圖4所示，質(zhì)量m＝1 kg的木塊靜止在高h(yuǎn)＝1.2 m的平臺(tái)上，木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，用水平推力F＝20 N，使木塊產(chǎn)生位移s1＝3 m時(shí)撤去，木塊又滑行

7、s2＝1 m后飛出平臺(tái)，求木塊落地時(shí)速度的大?。?g取10 m/s2) 圖4 對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的理解 1．甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，用大小相等的力F分別拉它們，在水平面上從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)相同的距離s.如圖5所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，則下列關(guān)于力F對(duì)甲、乙做的功和甲、乙兩物體獲得的動(dòng)能的說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5 A．力F對(duì)甲做功多 B．力F對(duì)甲、乙兩個(gè)物體做的功一樣多 C．甲物體獲得的動(dòng)能比乙大 D．甲、乙兩個(gè)物體獲得的動(dòng)能相同 動(dòng)能定理的應(yīng)用 2．一人用力踢質(zhì)量為1 kg的皮球，使球在光滑水平面上由靜止以10 m/s的速度飛

8、出，假定人踢球瞬間對(duì)球平均作用力是200 N，球在水平方向運(yùn)動(dòng)了20 m停止，那么人對(duì)球所做的功為(　　) A．50 J B．500 J C．4 000 J D．無(wú)法確定 3.如圖6所示，假設(shè)在某次比賽中他從10 m高處的跳臺(tái)跳下，設(shè)水的平均阻力約為其體重的3倍，在粗略估算中，把運(yùn)動(dòng)員當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)處理，為了保證運(yùn)動(dòng)員的人身安全，池水深度至少為(不計(jì)空氣阻力)(　　) 圖6 A．5 m B．3 m C．7 m D．1 m 4．子彈以某速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊，當(dāng)子彈進(jìn)入木塊的深度為s時(shí)，木塊相對(duì)水平面移動(dòng)的距離為，求木塊獲得的動(dòng)能ΔEk1和子彈損失的動(dòng)能ΔEk2

9、之比． 答案精析 第2章　能的轉(zhuǎn)化與守恒 第1講　動(dòng)能的改變 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 一、1.運(yùn)動(dòng) 2.mv2　(1)瞬時(shí)　(2)標(biāo)　狀態(tài) 3．焦耳 二、1.mv－mv 2．(1)物體動(dòng)能的改變量　(2)Ek2－Ek1 課堂講義 例1　AB　[動(dòng)能是由于物體運(yùn)動(dòng)而具有的能，所以運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能，A項(xiàng)正確；由于速度是矢量，當(dāng)方向變化時(shí)，若速度大小不變，則動(dòng)能不變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；但動(dòng)能變化時(shí)，速度的大小一定變化，故B正確；動(dòng)能不變的物體，速度的方向有可能變化，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．] 例2　6 m/s 解析　物體由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中， 拉力做

10、的功WF＝Fs，阻力做的功Wf＝－μmgs， 由動(dòng)能定理WF＋Wf＝mv－mv， 代入數(shù)據(jù)得：vB＝6 m/s. 例3　32 J 解析　物體在曲面上的受力情況為：重力、彈力、摩擦力，其中彈力不做功．設(shè)摩擦力做功為Wf，由A→B用動(dòng)能定理：mgh＋Wf＝mv2－0，代入數(shù)據(jù)解得Wf＝－32 J．故物體在下滑過(guò)程中克服阻力所做的功為32 J. 例4　8 m/s 解析　物體運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)階段，先是在s1段勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后是在s2段勻減速直線運(yùn)動(dòng)，最后是平拋運(yùn)動(dòng)．考慮應(yīng)用動(dòng)能定理，設(shè)木塊落地時(shí)的速度為v，整個(gè)過(guò)程中各力做功情況分別為： 推力做功WF＝F·s1， 摩擦力做功Wf＝－μmg(s1＋s2)， 重力做功WG＝mgh. 設(shè)木塊落地速度為v 全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理得 WF＋Wf＋WG＝mv2，解得v＝8 m/s 對(duì)點(diǎn)練習(xí) 1．BC　2.A　3.A 4. 解析　對(duì)子彈，－f ＝Ek末－Ek初＝－ΔEk2； 對(duì)木塊，f·＝ΔEk1. 所以＝＝.