河北省邢台市沙河市高中物理第七章机械能守恒定律第七节动能和动能定理导学案（无答案）新人教版.docx

第七章 第七节 动能和动能定理学习目标：1，了解动能的概念以及动能表达式的由来。 2，理解动能定理的内容并尝试应用动能定理解决问题。一、自学过程。1,阅读下面内容。上一节课我们应该知道力对物体做的功与物体速度的平方成正比。根据做功与能量相关联的思想。我们可以猜测物体动能的表达式中可能包含v2这个物理量。因此我们这一节课通过理论推导来探索物体动能的表达式，如果上一节课的实验和这一节的理论推导结果能够相互支持，我们的结论就会更加可靠。阅读课本71页至74页内容，完成下面的任务。2，下面进行理论推导。先求出一个恒力做的功，再观察动能的变化。假设一种最一般的情况。设一个物体的质量为m，在水平方向的恒力F的作用下沿力F的方向沿光滑的水平面运动了一段位移L，物体的速度由v1增加到v2，参考课本图7.7-1，把这幅图画到您的导学案上。在您的作品中，F表示 ，m表示 ，L表示 ，v1表示 ，v2表示 。您的作品：那么，在这个过程中力F做的功W= 。再对物体进行受力分析，物体受到重力，支持力，恒力F三个力的作用，合力就等于恒力F。原因： 。再根据牛顿第二定律，合力等于物体质量和加速度的乘积，可得到：F=ma。因为物体受到的合力为恒力，物体的质量一定，因此由a=F/m，可知，物体的加速度一定，又合力方向与速度方向一致，因此物体做匀变速直线运动，根据匀变速直线运动中速度，位移，加速度之间的关系式（即速度位移公式） ，可得到：。把F、L的表达式代入W=FL，可得到恒力F做的功为：W=FL=ma= m（把a消去了）=。简记为：W=。分析：W为恒力F所做的功。而像是一个新的我们没有遇到过的表达式，可能具有特殊的意义。反映了物体在过程终了时刻与过程开始时刻物体的质量与速度的平方乘积的一半的差值。根据功与能量关联的思想，那么像这样的表达式应该对应某一种形式的能量，它与速度的平方成正比，与物体的质量成正比，与物体动能的特征相吻合。因此，它就是动能的表达式。于是我们可以得到，质量为m的物体，以速度v运动时的动能是：。其中，是动能的符号。动能也是，它的单位与功的单位相同，国际单位制中都是。计算一个质量为的物体，速度为时，物体的动能为多少？结果：计算过程：，在寻找动能的表达式的过程中，我们意外发现了一个有价值的等式，W=。为恒力F所做的功，为物体动能的变化。该等式表明： 。我们可以把等式写成：W=21。其中W表示 ，2 表示 ，1表示 。上面的结论称作动能定理。4，对动能定理的进一步思考。物体往往受到几个力的共同作用，例如课本图7.7-1的物体，不仅受恒力F作用，还受到重力以及支持的作用，但是由于重力、支持力与物体位移方向垂直，所以重力、支持力没有做功。因此力F对物体做的功就等于物体动能的变化。但是，还有其他情况，例如：飞机在牵引力和阻力的共同作用下，在跑道上加速运动，速度越来越大，动能也就越来越大。这时，飞机动能的变化应该等于谁做的功呢？分析，飞机在跑道上运动时，牵引力做 ，阻力做 ，重力和支持力 。（填“正功”、“负功”、“不做功”）。因此飞机动能的变化应该等于牵引力和阻力做功的代数和。也就是各个力对物体做功的总功，或者说合力对物体做的功。最后我们得到结论： ，飞机的动能就增加多少。动能定理可以更为明确的表述为各个力对物体做的总功，或者说合力对物体做的功等于物体在这个过程中动能的变化。另外，动能定理是我们根据物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下得到的。当物体受 ，或做 时，我们仍采用过去的方法，把过程分解成许多极端短的小段，认为物体受恒力，做直线运动，然后再把这些小段的结果累加，仍然可以得到动能定理。因此，动能定理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。二、 合作学习。1， 改变汽车的质量和速度，都可能使汽车的动能发生改变。在下列几种情况下，汽车的动能各是原来的几倍？情况一：质量不变，速度增大到原来的2倍。动能变为（ ）倍。情况二：速度不变，质量增大到原来的2倍。动能变为（ ）倍。情况三：质量减半，速度增大到原来的4倍。动能变为（ ）倍。情况四：速度减半，质量增大到原来的4倍。动能变为（ ）倍。依据是：2，把一辆汽车的速度从10Km/h加速到20Km/h，或者从50Km/h加速到60Km/h，哪种情况做的功比较多？写出依据。提示：汽车质量设为m。3，当合力对物体做功为零时，物体的动能如何变化？当合力对物体做正功时，物体的动能如何变化？当合力对物体做负功时，物体的动能如何变化？4，课本73页例2。一辆汽车质量为m、速度为的汽车，关闭发动机后在水平地面上滑行了距离L后停了下来。试求汽车受到的阻力。提示：已知物体的运动求力，可以根据牛顿运动学公式求加速度，再分析受力求出阻力。或者从动能定理出发，找出物体动能的变化与阻力做功之间的关系。方法一：用牛顿定律。 方法二：用动能定理。 5，质量是2g的子弹，以300m/s的速度射入厚度是5cm的木板，射穿后的速度是100m/s，子弹射穿木板过程中受到的平均阻力是多大？三、自学自测。1，下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系正确的是（ 0A、 若物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零。B、 若合外力对物体做的功为零，则合外力一定为零。C、 物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化。D、 物体的动能不变，所受合外力一定为零。2、一辆汽车以v1=6m/s的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行x1=3.6m，如果以v2=8m/s的速度行驶，在同样路面上急刹车后滑行的距离x2应为（ ）A、6.4m B、5.6m C、7.2m D、10.8m3、课本73页例1。一架喷气式飞机，质量m=5.0103Kg，起飞过程从静止开始滑跑。当位移达到时L=5.3102m时，速度达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。思考：本题有几种解法？4，一人用力踢静止的质量为1Kg的足球，使球以10m/s的速度沿水平方向飞出，假设人踢球时对球的平均作用力为2