2020届高三物理一轮教案动能势能动能定理

1、2020届高三物理一轮教案动能势能动能定理教学目标：明白得功和能的概念，把握动能定理，会熟练地运用动能定明白得答有关咨询题教学重点：动能定理教学难点：动能定理的应用教学方法：讲练结合，运算机辅助教学教学过程：一、动能121 .定义：物体由于运动而具有的能，叫动能。其表达式为：Ek mv。22 .对动能的明白得1动能是一个状态量，它与物体的运动状态对应.动能是标量.它只有大小，没有方 向，而且物体的动能总是大于等于零，可不能显现负值.2动能是相对的，它与参照物的选取紧密相关.如行驶中的汽车内的物品，对汽车内 的乘客，物品动能是零；但对路边的行人，物品的动能就不为零。3 .动能与动量的比较1动能和

2、动量差不多上由质量和速度共同决定的物理量，Ek -mv2 = p 或 p 、f2mEk 2 2m2动能和动量差不多上用于描述物体机械运动的状态量。3动能是标量，动量是矢量。物体的动能变化，那么其动量一定变化；物体的动量变 化，那么其动量不一定变化。4动能决定了物体克服一定的阻力能运动多么远；动量那么决定着物体克服一定的阻 力能运动多长时刻。动能的变化决定于合外力对物体做多少功，动量的变化决定于 合外力对物体施加的冲量。5动能是从能量观点动身描述机械运动的，动量是从机械运动本身动身描述机械运动 状态的。二、重力势能1 .定义：物体和地球由相对位置决定的能叫重力势能，是物体和地球共有的。表达式：E

3、 p mgh ，与零势能面的选取有关。2 对重力势能的明白得 1 重力势能是物体和地球这一系统共同所有，单独一个物体谈不上具有势能即：假如没有地球，物体谈不上有重力势能平常讲物体具有多少重力势能，是一种适应上的简称重力势能是相对的，它随参考点的选择不同而不同，要讲明物体具有多少重力势能，第一要指明参考点 （即零点 ） 2 重力势能是标量，它没有方向然而重力势能有正、负此处正、负不是表示方向，而是表示比零点的能量状态高依旧低势能大于零表示比零点的能量状态高，势能小于零表示比零点的能量状态低零点的选择不同虽对势能值表述不同，但对物理过程没有阻碍即势能是相对的，势能的变化是绝对的，势能的变化与零点的

4、选择 无关 3 重力做功与重力势能重力做正功，物体高度下降，重力势能降低；重力做负功，物体高度上升，重力势能升高能够证明，重力做功与路径无关，由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定，即：WG=mg h,因此重力做的功等于重力势能增量的负值，即Wg= -Ep= - mgh2-mgh1 三、动能定理1 动能定理的表述合外力做的功等于物体动能的变化。 那个地点的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力。表达式为 W= 出动能定理也能够表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时，后一种表述比较好操作。不必求合力，专门是在全过程的各个时期受力有变化的情形下，只要把各个力在

5、各个时期所做的功都按照代数和加起来，就能够得到总功。和动量定理一样，动能定理也建立起过程量功和状态量动能间的联系。如此，不管求合外力做的功依旧求物体动能的变化，就都有了两个可供选择的途径。和动量定理不同的是：功和动能差不多上标量，动能定理表达式是一个标量式，不能在某一个方向上应用动能定理。【例 1】 一个质量为m 的物体静止放在光滑水平面上， 在互成60 °角的大小相等的两个水平恒力作用下，通过一段时刻，物体获得的速度为v ，在力的方向上获得的速度分不为v1、V2,那么在这段时刻内，其中一个力做的功为12121212A. -mv B. -mvC. -mv D. mv错解：在分力F1的

6、方向上，由动动能定理得121 / v、21 2 皿 “皿一m.一 m() mv ,故 A 正确。22 2 cos306正解：在合力皿 F1scos30F的方向上，由动动能定理得，WF112 皿scos30 Fs mv ,故 2cos3024Fs 1mv3mgLsin amgL cos=0,tan 2点评：从本例题能够看出，由于用动能定理列方程时不牵扯过程中不同时期的加速度, 因此比用牛顿定律和运动学方程解题简洁得多O【例3】 将小球以初速度v。竖直上抛，在不计空气阻力的理想状况下，小球将上升到某,某个分力的功为2B正确。2 .对外力做功与动能变化关系的明白得外力对物体做正功，物体的动能增加，这

7、一外力有助于物体的运动，是动力；外力对物体做负功，物体的动能减少，这一外力是阻碍物体的运动，是阻力，外力对物体做负功往往 又称物体克服阻力做功.功是能量转化的量度，外力对物体做了多少功；就有多少动能与其它形式的能发生了转化.因此外力对物体所做的功就等于物体动能的变化量.即二匚，3 .应用动能定明白得题的步骤1确定研究对象和研究过程。 和动量定理不同，动能定理的研究对象只能是单个物体， 假如是系统，那么系统内的物体间不能有相对运动。缘故是：系统内所有内力的总冲量一定是零，而系统内所有内力做的总功不-一定是零O2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，含重力3写出该过程

8、中合外力做的功，或分不写出各个力做的功注意功的正负。假如研究过程中物体受力情形有变化，要分不写出该力在各个时期做的功。4写出物体的初、末动能。5按照动能定理列式求解。mgLsin a ,摩擦力做的【例2】 如下图，斜面倾角为“，长为L, AB段光滑，BC段粗糙，且BC=2 AB。质量为 m的木块从斜面顶端无初速下滑，到达 C端时速度刚好减小到零。求物体和斜面 BC段间的动 摩擦因数解：以木块为对象，在下滑全过程中用动能定理：重力做的功为 功为 2 mgL cos ,支持力不做功。初、末动能均为零。380%。设空气阻力mg；f J一最大高度。由于有空气阻力，小球实际上升的最大高度只有该理想高度的

9、 大小恒定，求小球落回抛出点时的速度大小v。解：有空气阻力和无空气阻力两种情形下分不在上升过程对小球用动能定理：,12.121mgH2mv0和0.8mgfH - mvo ,可得 H=v02/2g,f再以小球为对象，在有空气阻力的情形下对上升和下落的全过程用动能12123th理。全过程重力做的功为手，因此有：f 2 0.8H mv0 mv ,解得v Jv022' 5点评：从此题能够看出：依照题意灵活地选取研究过程能够使咨询题变得简单。有时取全过程简单；有时那么取某一时期简单。原那么是尽量使做功的力减少，各个力的功运算方便； 或使初、末动能等于零。【例4】如下图，质量为 m的钢珠从高出地面

10、 h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑 h/10停止，那么h1钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？2假设让钢珠进入沙坑 h/8,那么钢珠在 h处的动能应为多少？设 钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。1h/10解析：1取钢珠为研究对象，对它的整个运动过程，由动能定理得'W=Wf+Wg=国=0。取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参考平面，那么重力的功Wg= mgh,阻力的功Wf=-Ffh, 代入得 mgh Ff h=0,故有 R/mg=11。即所求10101010倍数为11。2设钢珠在h处的动能为 出，那么对钢珠的整个运动过程，由动能定理得W=Wf+Wg= Ek =0,进一

11、步展开为 9mgh/8Ffh/8= Ek,彳导 EK=mgh/4。点评：对第2咨询，有的学生如此做，h/8-h/10= h/40,在h/40中阻力所做的功为Ffh/40=11mgh/40,因而钢珠在 h处的动能 Ek=11mgh/40。如此做对吗？请摸索。【例5】 质量为M的木块放在水平台面上，台面比水平地面高出h=0.20m,木块离台的右端L=1.7m。质量为m=0.10M的子弹以v°=180m/s的速度水平射向木块，并以 v=90m/s的速 度水平射出，木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为s=1.6m ,求木块与台面间的动摩擦因数为 科。解：此题的物理过程能够分为三个

12、时期，在其中两个时期中有机械能缺失：子弹射穿木 块时期和木块在台面上滑行时期。因此此题必须分三个时期列方程：子弹射穿木块时期，对系统用动量守恒，设木块末速度为 vi, mvo= mv+Mvi木块在台面上滑行时期对木块用动能定理,开台面时的速度为 丫2,设木块离1 一 21 一木块离开台面后的平抛时期,；2h s v2 . g有：MgL - Mv 1 Mv由、可得 =0.50点评：从此题应引起注意的是：凡是有机械能缺失的过程，都应该分段处理。从此题还应引起注意的是：不要对系统用动能定理。在子弹穿过木块时期，子弹和木块 间的一对摩擦力做的总功为负功。假如对系统在全过程用动能定理，就会把那个负功漏掉

13、。四、动能定理的综合应用动能定理能够由牛顿定律推导出来，原那么上讲用动能定律能解决物理咨询题都能够利 用牛顿定律解决，但在处理动力学咨询题中，假设用牛顿第二定律和运动学公式来解，那么 要分时期考虑，且必须分不求每个时期中的加速度和末速度，运算较繁琐。然而，我们用动 能定理来解就比较简捷。我们通过下面的例子再来体会一下用动能定明白得决某些动力学咨 询题的优越性。1 .应用动能定理巧求变力的功假如我们所研究的咨询题中有多个力做功，其中只有一个力是变力，其余的差不多上恒 力，而且这些恒力所做的功比较容易运算，研究对象本身的动能增量也比较容易运算时，用 动能定理就能够求出那个变力所做的功。【例6】 如

14、下图，AB为1/4圆弧轨道，半径为 R=0.8m, BC是水平轨道，长 S=3m, BC处的摩擦系数为 科=1/15,今有质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到 C点刚好停止。求 物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。解析：物体在从A滑到C的过程中，有重力、 AB段的阻力、BC段的摩擦力共三个力做 功，W=mgR fBmg由于物体在 AB段受的阻力是变力，做的功不能直截了当求。依照动能 定理可知： W卜=0,因此 mgRmgSWB=0即 WB=mgRwmgS1xi0xo .8- 1X10X3/15=6 J【例7】一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为 m的物体，如下图.绳的 P端

15、拴在车后的挂钩上， Q端拴在物体上.设绳的总长不变，绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、 滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时，车在 A点，左右两侧绳都已绷紧同时是竖直的，左侧绳 长为H.提升时，车加速向左运动，沿水平方向从A通过B驶向C.设A到B的距离也为H,车过B点时的速度为vb.求在车由A移到B的过程中，绳 Q端的拉力对物体做的功.解析：设绳的P端到达 为h,速度为v,所求的功为B处时，左边绳与水平地面所成夹角为0,物体从井底上升的高度那么据动能定理可得:12W mgh - mv因绳总长不变，因此:旦H sin依照绳联物体的速度关系得:V=VbCOS 0由几何关系得:mvB mg(. 2 1)H,，

16、1由以上四式求得：W -42 .应用动能定理简解多过程咨询题。物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程如加速、减速的过程， 现在能够分段考虑，也能够对全过程考虑，但如能对整个过程利用动能定理列式那么使咨询 题简化。质量为m的滑块，距挡板 P为so,以初速 臼滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的 求滑块在斜面上通过的总路程为多少？【例8】 如下图，斜面足够长，其倾角为“,度Vo沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为 重力分力，假设滑块每次与挡板相碰均无机械能缺失，尸解析：滑块在滑动过程中，要克服摩擦力做功，其机械能不断减少；又因为滑块所受摩 擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力，因此最终会停

17、在斜面底端。在整个过程中，受重力、摩擦力和斜面支持力作用，其中支持力不做功。设其通过和总 路程为L,对全过程，由动能定理得：12mgS0 sin1 mv2mgS0 sinmgL cos 0 - mv0 得 L 2mg cos3.利用动能定理巧求动摩擦因数【例9】 如下图，小滑块从斜面顶点 A由静止滑至水平部分 C点而停止。斜面高为 h, 滑块运动的整个水平距离为 s,设车t角B处无动能缺失，斜面和水平部分与小滑块的动摩擦因 数相同，求此动摩擦因数。解析：滑块从A点滑到C点，只有重力和摩擦力做功， 设滑块质量为 m,动摩擦因数为斜面倾角为,斜面底边长&,水平部分长82,由动能定理得:mgh mg cos mgs2 0cos& s2 s由以上两式得-s从运算结果能够看出，只要测出斜面高和水平部分长度，即可运算出动摩擦因数。4.