2013-2014学年高中物理同步课件：2.1 动能的改变 教学课件(鲁科版必修2)

名师解疑分类例析自主学习第1节动能的改变名师解疑分类例析自主学习名师解疑分类例析自主学习1．知道动能及其表达式．2．通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系．3．理解动能定理的内容与表达式，能应用动能定理处理动力学问题．名师解疑分类例析自主学习一、动能物理学中把物体由于运动而具有的能叫_____．动能的大小跟运动物体的_____、_____有关．物体的质量m_____，运动速度v_____，动能就越大．在物理学中，把物体的动能表示为____，动能是_____，它的单位与___的单位相同，在国际单位制中都是____．由于速度v具有相对性，所以动能也具有_____性，一般情况下，速度理解为相对_____的速度．动能是_______，即运动状态一定，则动能_____；但若物体速度改变了，它的动能却_______改变．动能质量速度越大越大Ek标量功焦耳相对地面状态量一定不一定名师解疑分类例析自主学习思考在“迷你实验室”中我们利用怎样的方法研究了动能与质量和速度的关系？提示控制变量法．名师解疑分类例析自主学习二、恒力做功与动能改变的关系实验目的：探究恒力做功与物体动能改变的关系．实验器材：_____、砝码、天平、_____________、低压交流电源、细绳、一端附有定滑轮的长木板，_______、纸带、________等．实验方案(如图2－1－1所示)小车打点计时器复写纸刻度尺图2－1－1名师解疑分类例析自主学习(1)安装器材，平衡_______．(2)让砝码拉动小车运动．(3)纸带记录小车的运动．(4)数据分析：拉力做功与小车动能改变的关系．实验结论：如果砝码的重力mg对小车所做的功mgh等于小车对应时刻的_____，可得出结论：恒力对物体所做的功等于物体动能的_______．思考对同一个物体选取不同的参考系时动能相同吗？提示不一定，同一物体相对不同参考系的速度的大小可能不相同，所以其动能也可能不同．摩擦力动能改变量名师解疑分类例析自主学习三、动能定理内容：合外力对物体所做的功等于_____________．在动能定理的表达式中，要特别注意公式的左边为_____的功，右边是动能的_______，一定是物体的___动能减去___动能．思考利用动能定理W＝Ek2－Ek1说明：合力做正功时，动能如何变化？合力做负功时，动能如何变化？提示合力做正功，W＞0，Ek2－Ek1＞0，即Ek2＞Ek1，物体动能增加，反之，合力做负功，物体动能减少.表达式：W＝Ek2－Ek1或写为W＝12mv22－12mv21.动能的改变量改变量合力末初名师解疑分类例析自主学习一、动能定理的理解动能定理既适用于恒力作功过程，也适用于变力作功过程；既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况．动能定理的研究对象可以是单个物体，也可以是几个物体所组成的一个系统．动能定理的研究过程既可以是针对运动过程中的某段具体过程，也可以是针对运动的全过程．对全过程列方程时，关键是分清整个过程哪些力做功，且各个力做功应与位移对应，并确定初、末状态的动能．名师解疑分类例析自主学习动能定理的计算式为标量式．v为相对同一参考系的速度，没有特殊说明，都是指相对于地面．动能定理无分量式，不能在某一方向上应用动能定理列方程．动能定理定量地揭示了力对物体所做的总功与物体动能变化的关系．动能定理表达式中W为合外力做的功，若合外力做正功，物体的动能就增加，若合外力做负功，物体的动能就减少．ΔEk＝Ek2－Ek1为动能的增量，即为末状态的动能与初状态的动能之差，而与物体运动的全过程无关．名师解疑分类例析自主学习二、动能定理的应用应用动能定理解题的步骤(1)选取研究对象，明确并分析运动过程．(2)分析研究对象的受力情况和各力做功情况，确定求总功的思路，求出总功．(3)明确过程始、末状态的动能Ek1和Ek2.(4)列方程W＝Ek2－Ek1，必要时注意分析题目潜在的条件，补充方程进行求解．动能定理的优越性和局限性(1)优越性：应用动能定理只考虑始、末状态，没有守恒条件的限制，也不受力的性质及物理过程变化的影名师解疑分类例析自主学习响．所以凡涉及力和位移，而不涉及力的作用时间和加速度的动力学问题，都可以用动能定理来分析和解答，而且一般都比用牛顿运动定律和运动学公式简单．用动能定理还能解决一些用牛顿运动定律和运动学公式难以解决的问题，如变力作用过程、曲线运动问题等．熟练地运用动能定理求解问题，是一种高层次的思维和方法，应该增强用动能定理解题的主动意识！(2)局限性：运用动能定理，只能求出速度的大小，不能确定速度的方向，也不能直接计算运动时间和加速度，因此还必须借助其他方法.名师解疑分类例析自主学习用动能定理求力或路程【典例1】如图2－1－2所示，一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落，陷入沙坑2cm深处，求沙子对铅球的平均阻力．(取g＝10m/s2)图2－1－2名师解疑分类例析自主学习法二全程列式铅球下落全过程都受重力，只有进入沙中铅球才受阻力f，重力做功WG＝mg(H＋h)，而阻力做功Wf＝－fh.由动能定理得mg(H＋h)－fh＝0－0.代入数据得f＝2020N.解析法一分段列式设铅球自由下落到沙面时的速度为v，由动能定理得mgH＝12mv2－0，设铅球在沙中受到的平均阻力大小为f，由动能定理得mgh－fh＝0－12mv2，联立以上两式得f＝H＋hhmg＝2020N.名师解疑分类例析自主学习答案2020N借题发挥当所研究的问题中涉及多个物体或多个运动过程时，可以根据解决问题的方便选取不同的物体或过程应用动能定理列式求解．在求解过程中一定要明确力和力所对应的位移及其方向情况．名师解疑分类例析自主学习(1)求物体运动过程中所受空气阻力的大小；(2)若物体与地面碰撞过程中无能量损失，求物体运动的总路程．【变式1】将质量为m的物体从地面以速度v0竖直向上抛出，物体落回地面时，速度大小为34v0，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变．名师解疑分类例析自主学习解析(1)设物体所受空气阻力大小为f，由动能定理知上升过程有－(mg＋f)h＝0－12mv20，下降过程有(mg－f)h＝12m34v02－0，联立以上两式得f＝725mg.(2)设物体从抛出到停止运动的总路程为l，对全程由动能定理知－fl＝0－12mv20，得l＝25v2014g.答案(1)725mg(2)25v2014g名师解疑分类例析自主学习【典例2】一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F的作用下，从P点缓慢地移动到Q点，如图2－1－3所示，则力F所做的功为()．A．mglcosθB．FlsinθC．mgl(1－cosθ)D．Flcosθ用动能定理求变力做的功图2－1－3名师解疑分类例析自主学习解析答案C借题发挥(1)小球在被拉起的过程中，绳子对它的拉力方向始终和其运动方向垂直，故绳子的拉力不做功．(2)如果物体所受的外力中有变力，也有恒力，且恒力所做的功及物体动能的变化量容易求解，则可由动能定理求出变力所做的功．名师解疑分类例析自主学习【变式2】如图2－1－4所示，AB为四分之一圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R.一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，它图2－1－4A.12μmgRB.12mgRC．mgRD．(1－μ)mgR由轨道顶端A从静止开始下落，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为()．名师解疑分类例析自主学习解析设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，对物体从A到C的全过程，由动能定理得mgR－WAB－μmgR＝0，故WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR.答案D