7.2动能和动能定理-2021届高中物理一轮复习教案(必修二)

第一节功能关系动能定理【复习目标】1.深刻理解功能关系的内涵，能熟练应用常见的几个功能关系尤其是动能定理的应用。2.能熟练分析正确选取动能定理的应用过程并能正确受力分析掌握求合力的方法。3.体会联系与变化，特殊与一般的哲学思想。【复习重难点】1.重点：动能定理及其应用恒力做功及机车启动的过程。2.难点：功能关系的内涵。【复习方法】讲授法、自主复习法、讨论法、练习法等。【课时安排】3课时【教学过程】第一课时一.基本概念知识点1.请同学们思考讨论：1)简述你对能量有哪些认识？你所了解哪几种形式的能？自然界中存在各种形式的能，如动能、重力势能、内能、核能、光能等等，能是标量，是状态量，其值与某一状态相对应，某种形式的能的变化量，是过程量。2)你对功能关系有怎样的认识？你所了解的具体的功能关系有哪些？功是能量变化的量度。WG=−、动能定理、功能原理等2.重力做功与重力势能变化量之间的关系1)重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关2)重力势能()a)数学表达式：=mghb)重力势能的大小具有相对性、系统性和重力势能的变化量的绝对性。3)WG与之间的关系a)数学表达式：WG=−b)实质：功能关系的具体体现，即重力做的功量度了物体重力势能的变化量4)弹力做功与弹性势能变化量之间的关系与重力做功与重力势能变化量之间的关系类似3.合力做功与物体动能变化量之间的关系1)动能()a)数学表达式：b)动能具有相对性，通常取地面为参考系2)动能定理a)内容：合力做的功等于物体动能的变化量b)数学表达式：c)实质：功能关系的具体体现，即物体所受合力的功量度了物体动能的变化量d)动能定理的应用十分广泛，不仅适用于恒力做功的情形，也适用于变力做功的情形；不仅适用于直线运动的情形，也适用于曲线运动的情形4.除系统内重力、弹力之外的其它力做的功与系统机械能变化量之间的关系1)机械能(E)a)概念：动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能b)机械能具有系统性和相对性2)功能原理a)数学表达式：b)实质：功能原理是功能关系的具体体现，即除系统内重力、弹力之外的其它力做的功量度了系统机械能的变化量5.系统内克服摩擦力做的功Wf与系统因摩擦而引起的内能变化之间的关系1)内能：物体内所有分子的动能和势能的总和称为物体的内能2)Wf和Q之间的关系：a)数学表达式：b)实质：功能关系的具体体现，即系统内克服摩擦力做的功量度了系统内能的增加量(系统内产生的热量)第二课时二.重难点解析及学法指导1.四个基本的功能关系1)动能定理:2)WG与之间的关系:WG=−3)功能原理:4)系统克服摩擦力的功Wf和产生的热Q之间的关系:例1：质量为m的物体，在距地面h高处以2g/3的加速度由静止开始竖直下落到地面。下列说法中正确的是（）A．物体的重力势能减少mghC．物体的动能增加mgh/3B．物体的机械能减少2mgh/3D．重力做功mgh/3例2：如图(1)所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中，下列说法正确的是（）A.克服木箱重力做的功小于木箱增加的重力势能B.拉力F与摩擦力对木箱做的功之和等于木箱增加的动能C.摩擦力对木箱做的功等于木箱和斜面组成的系统内产生的热D.拉力F与摩擦力对木箱做的功之和等于木箱增加的机械能例3：如图(2)所示滑块以v1速率靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率为v2，且v2<v1，若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则（）A、上升过程和下降过程中合力做的功一样多B、上升时机械能减少，下降时机械能也减少C、上升过程中产生的热大于下降过程中产生的热D、上升时过程中动能和势能相等的位置在A点下方2.动能定理的应用1)动能定理是高中物理最为重要的定理，要求必须熟练掌握！动能定理涉及某一过程中的两个物理量：合力的功和动能的变化量，弄清楚这两个问题是解题的关键，而难点是求合力的功，对物体受力分析必不可少！要搞清楚这一过程中哪些力做功?做的是正功还是负功?做多少功?但应特别注意动能定理是个标量式方程，不能在某一方向上应用动能定理。2)如何表达合力的功：可先求合力，然后再求合力的功；也可先求各个力的功，然后再代数求和得出合力的功，尤其在全过程中涉及变力做功时具有优越性，常用。3)动能定理解题的一般步骤:a)确立研究对象(单个质点)，明确研究对象的过程。b)对物体受力分析，须明确该过程中各力做功，表达准合力的功；明确初末状态，表达准动能的变化量。c)列动能定理的方程、求解、讨论。第三课时4)动能定理应用例题解析：例4：质量为2kg的铁球从离沙坑2m高处自由下落，陷入沙坑中2cm深处，g取10m/s2，则沙子对铁球的平均阻力为。例5：如图(3)所示，倾角为θ的斜面固定在水平地面上，一滑块距斜面底端挡板P的距离为s0，以初速度v0沿斜面上滑。滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ<tanθ。若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，重力加速度为g。求滑块经过的路程。例6：在临泉田家炳实验中学举行的教职工足球赛上，李老师猛然把静止在地面上的质量为m的足球踢起射向球门，足球离开地面时的速度大小为v1，射入球门时离地面的高度为h，速度大小为v2，如图(4)所示，重力加速度为g，试求：(1)李老师对足球做的功(2)足球射入球门前的过程中克服空气阻力的功？例7：如图(5)所示，已知水平杆长L1，绳长L2，小球的质量m，整个装置可绕竖直轴转动。小球由静止开始随转轴缓慢加速转动，最后当该装置以某一角速度匀速转动时，绳子与竖直方向成θ角。重力加速度为g，则此过程中细绳对小球做的功是。例8：质量为m=5⨯103kg的汽车在某时刻速度v0＝10m/s，随后以P=6⨯104W的额定功率沿平直公路继续前进，经t=72s达到最大速度，设汽车受到的阻力大小恒为Ff=2.5⨯103N。求：(1)汽车的最大速度vm三.课堂小结:(2)汽车在t=72s内经过的路程s。1.做功和能量变化之间存在密切的关系，功是能量变化的量度。2.动能定理是最为重要的一个功能关系，应用十分广泛，是高考考查的重点。动能定理涉及某一过程中的两个物理量，即合力的功和动能的变化量，弄清楚这两个问题是解题的关键，而难点是求合力的功。四.课后作业：【板书设计】第二节功能关系动能定理1.请同学们思考讨论：1)简述你对能量有哪些认识？你所了解哪几种形式的能？2)你对功能关系有怎样的认识？你所了解的具体的功能关系有哪些？2.重力做功与重力势能变化量之间的关系1)重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与初末位置的高度差有关2)重力势能数学表达式：=mgh3)WG与之间的关系：WG=−3.合力做功与物体动能变化量之间的关系1)动能数学表达式：2)动能定理数学表达式：3)动能定理的应用十分广泛，不仅适用于恒力做功的情形，也适用于变力做功的情形；不仅适用于直线运动的情形，也适用于曲线运动的情形4.除系统内重力、弹力之外的其它力做的功与系统机械能变化量之间的关系1)机械能：动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能2)功能原理数学表达式：5.系统内克服摩擦力做的功Wf与