第四节 动能 动能定理
课时:三课时 教师: 教学目标: 一、知识目标: 1.理解什么是动能.
2.知道动能的定义式,会用动能的定义式进行计算. 3.理解动能定理及其推导过程,知道动能定理的适用范围. 二、能力目标
1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式. 2.理论联系实际,培养学生分析问题的能力. 三、德育目标
通过动能定理的演绎推导,培养学生对科学研究的兴趣. 教学重点: 1.动能的概念. 2.动能定理及其应用.
教学难点:对动能定理的理解和应用. 教学方法:推理归纳法、讲授法、电教法. 教学用具:导轨、物块(或小球)两个. 教学过程: 一、导入新课 [复习]
1、功和能的关系是什么?
功是能量转化的量度,物体能量变化的多少是用做功的多少来量度,即W=ΔE。 2、什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?
物体由于运动而具有的能叫动能;物体的动能跟物体的质量和速度有关系。
[导入]物体的动能跟物体的质量、速度有什么关系呢?本节课我们就来研究这个问题. [板书] 第四节 动能 动能定理 二、新课教学
一、物体的动能与物体的质量、速度的定性关系 1.多媒体展示实验装置:
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让滑块A从光滑的导轨上滑下,与木块B相碰,推动木块做功; 2.实物演示并观察现象;
a. 让滑块A从不同的高度滑下,可以看到:
高度大时滑块把木块推得远,对木块做的功多。说明滑块具有的能也多。即高度大时滑块滑到水平面时速度大,滑块具有的动能也多。 b. 让质量不同的滑块从同一高度下滑,可以看到:
质量大的滑块把木块推得远,对木块做的功多。说明质量大的滑块具有的能也多。而质量不同的滑块从同一高度下滑到水平面时速度相等,可见速度相等时,质量大的滑块具有的动能也多。
综上所述,可得:
物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大. (二)思考题
如图所示,质量为m=1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,它以初速度V0=4m/s开始向右滑行。求:(要求先进行字母运算再代入数值) (1)物体能滑行的最大距离是多少?
(2)从开始滑行到物体停下,物体克服摩擦力做功多少?物体的动能损失了多少?还剩下多少?
(3)结合功能关系看,物体刚开始运动时的动能是多少? 二、动能 1、定义:
物体由于运动而具有的能叫动能,用EK表示。
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2、公式:Ek=2mv
物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半. 3、物理意义:描述运动状态的物理量。 动能是标量,且恒为正值, 4、动能的单位:焦(J),与功的单位相同 5、动能是状态量 6、动能具有相对性 讨论:
其他条件相同的情况下,比较甲乙两物体的动能: (1)物体甲的速度是乙速度的两倍; (2)物体甲向北运动,乙向南运动; (3)物体甲做直线运动,乙做曲线运动;
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(4)物体甲的质量是乙的一半。
探究动能表达式
[情景]物体位于粗糙水平面上,滑动摩擦力大小为f,在水平拉力F的作用下,从初速度V1开始运动位移S后,速度变为V2,通过计算说明:
(1)拉力和摩擦力对物体做功分别是多少?总功(合力所做的功)是多少? (2)物体的末动能减去初动能等于多少? 力F做的功W=FS
根据牛顿第二定律F合=ma 由匀加速运动公式 位移
V1
f F f s 21V2
F V22?V12?2as
V22?V12S?2a22则W=FS=ma V?V2a1122
即Fs=2 mv2-2 mv1
三、动能定理
1、内容:
合力对物体所做的功等于物体动能的变化这个结论叫动能定理。 2、表达式:W=Ek2-Ek1 W→合外力对物体所做的功; Ek2→物体的末动能; Ek1→物体的初动能.
例1:一个物体做变速运动时,下列说法正确的是( ) A、合外力一定对物体做功,使物体动能改变 B、物体所受的合外力一定不为零
C、合外力一定对物体做功,但物体动能可能不变 D、物体的加速度一定不为零 讨论:
a.当合力对物体做正功时,物体动能如何变化?
答:当合力对物体做正功时,末动能大于初动能,动能增加; b.当合力对物体做负功时,物体动能如何变化?
答:当合力对物体做负功时,末动能小于初动能,动能减小.
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C、当合力对物体做为零时,物体动能如何变化? 答:物体动能不变。
3、动能定理的适用条件:
既适合于恒力做功,也适合于变力做功,既适用于直线运动,也适用于曲线运动。 四、动能定理的应用
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例:一架喷气式飞机,质量m=5×10 kg,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s=5.3×10m时,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(k=0.02),求:飞机受到的牵引力? 审题并思考:
①飞机初速度多大?末速度多大?
②飞机运动过程中水平方向受到哪些力的作用?各个力的大小和方向如何? 用牛顿运动定律和动能定理求解本题。 解法一:以飞机为研究对象,它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用。
则F合=F-kmg=ma ①
又v2-02=2as
②
f N V F G 由①和②得:F=1.8×104 N
解法二:以飞机为研究对象,它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用,这四个力做的功分别为WG=0,W支=0,W牵=Fs,
W阻=-kmgs。
据动能定理得: Fs - kmgs = 代入数据,解得F=1.8×104 N
动能定理与牛顿第二定律的区别:
牛顿第二定律是矢量式,反映的是力与加速度的瞬时关系;
动能定理是标量式,反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系。
动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间,因此用它处理问题有时很方便。 动能定理解题的方法和步骤: ①确定研究对象,画出草图;
②分析物体的受力情况,明确各个力所做的功;
③确定物体的初、末状态,明确物体在初、末状态的动能; ④根据动能定理列方程,求解。 ⑤对结果进行分析讨论。
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1 mv2 - 0 2画图析力理过程,建好坐标列方程。 五、小结
本节我们学习了动能和动能定理,重点是动能定理,难点是如何正确认识合力做功等于物体动能的增量。
动能定理是力学中的一条重要规律,经常用来解决有关的力学问题,由于动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间,因此应用动能定理解题往往非常方便。
《动能定理》应用一:
用动能定理解动力学问题 练习:
如图一质量为2Kg的物体以10m/s的速度冲上斜面,物体与斜面间的动摩擦因数为0.5,斜
0
面倾角为37,求物体能滑多高? 作业:教材练习三(5) 《动能定理》应用二:
变力做功与动能改变 练习一:一人用力踢质量为1 kg的足球,0使球由静止以10 m/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200 N,球在水平方向运动了20 m,那么人对球所做的功为( )( A ) A、50 J B、200 J C、4000 J D、非上述各值 练习二:
物体的质量为m,物体沿着光滑曲面从A点(速度为υA)开始,在水平恒力F作用下运动 到B点后速度大小变为υB 已知AB两点离地面的高度 分别为h1,h2,求AB两点之间的水平距离。
思考:本题你还能够用牛顿运动定律来求解否?
v0 37 B h2 F
练习三.一个质量为m的小球拴在钢绳的一端,另一端用大小为F1 的拉力作用,在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动(如图所示),今将力
A h1 F 的大小改为F2,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R2,小球运动的半径由R1变为R2过程中拉力对小球做的功多大? 练习四:
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高中物理第七章机械能守恒定律第七节动能和动能定理教案人教版
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