高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理第二课时学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理第二课时学案，共11页。学案主要包含了学习目标，课堂合作探究，课堂检测，达标训练等内容，欢迎下载使用。
《8.3 动能和动能定理（第二课时）》学案【学习目标】1.利用动能定理分析物体的运动；2.会根据图像信息结合动能定理分析问题；3.应用动能定理分析物体多过程运动问题。【课堂合作探究】一、利用动能定理分析变力做功1.问题概述变力是指力的大小或方向发生变化的力，曲线运动中的力不一定是变力，直线运动中的力也未必是恒力．在某些问题中，由于力F的大小、方向变化，不能用W＝Fscosα求出变力做的功，此时可由其做功的结果——动能的变化量来求变力做的功，即用动能定理W＝ΔEk求功．2．用动能定理求解变力做功的方法(1)分析物体的受力情况，确定做功过程中的各个力哪些力是恒力，哪些力是变力．如果是恒力，写出恒力做功的表达式；如果是变力，用相应功的符号表示出变力做的功．(2)分析物体的运动过程，确定其初、末状态的动能．(3)运用动能定理列式求解．【典例1】　一个质量为m的小球拴在绳的一端，另一端用大小为F1的拉力作用，在光滑水平面上做半径为R1的匀速圆周运动(如右图所示)，今将力的大小变为F2，仍使小球在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为R2(R2<R1)，则小球运动的半径由R1变为R2的过程中拉力对小球做的功为多少？       二、动能定理与图像的结合 1.分析图像分析动能定理和图像结合的问题时，一定要弄清图像的物理意义，要特别注意图像的形状、交点、截距、斜率、面积等信息，并结合运动图像构建相应的物理模型，选择合适的规律求解有关问题。2.基本步骤【典例2】(多选)质量为1 kg的物体以某一初速度在水平面上滑行，由于摩擦力的作用，其动能随位移变化的图线如图所示，g取10 m/s2，则以下说法中正确的是(   )A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.25C．物体滑行的总时间为4 sD．物体滑行的总时间为2.5 s     三、利用动能定理分析多过程问题1.典型方法：平抛运动、圆周运动属于曲线运动，若只涉及位移和速度而不涉及时间，应优先考虑用动能定理列式求解。2.解题关键：用动能定理解题，关键是对研究对象进行准确的受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，让草图帮助我们理解物理过程和各量间的关系。3.方法技巧：若物体的运动过程包含多个运动阶段，可分段应用动能定理，也可全程运用动能定理。若不涉及中间量，全程应用动能定理更简单、更方便。若涉及多个力做功，应注意力与位移的对应性。【典例3】如图，物体从斜面顶端由静止下滑，到底端B后经过一小段光滑圆弧，进入水平地面．已知物体质量为m=10 kg，斜面顶端离地面高为h=2.4 m，斜面倾角θ=37°，物体与斜面和水平地面的动摩擦因数均为μ=0.5．取g=10 m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．(1)求物体到达B点时的速度大小；(2)物体从斜面上滑下后在水平地面上滑行直至停下来．求物体停下来的位置距B点的距离。        四、动能定理在平抛运动、圆周运动中的应用动能定理常与平抛运动、圆周运动相结合，解决这类问题要特别注意：(1)与平抛运动相结合时，要注意应用运动的合成与分解的方法，如分解位移或分解速度求平抛运动的有关物理量.(2)与竖直平面内的圆周运动相结合时，应特别注意隐藏的临界条件：①可提供支撑效果的竖直平面内的圆周运动，物体能通过最高点的临界条件为vmin＝0.②不可提供支撑效果的竖直平面内的圆周运动，物体能通过最高点的临界条件为只有重力提供向心力，【典例4】　如图所示，质量m＝0.2 kg的小物体放在光滑的圆弧上端，圆弧半径R＝55 cm，下端接一长为1 m的水平轨道AB，最后通过极小圆弧与倾角α＝37°的斜面相接。已知物体与水平面和斜面轨道间的动摩擦因数均为0.1，将物体无初速度释放，求：(1)物体第一次滑到水平轨道与右侧斜面轨道交接处的速度大小；(2)物体第一次滑上右侧斜面轨道的最大高度。(g取10 m/s2，cos 37°＝0.8，sin 37°＝0.6)       【典例5】如图5所示，一可以看成质点的质量m＝2 kg的小球以初速度v0沿光滑的水平桌面飞出后，恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道，BC为圆弧的竖直直径，其中B为轨道的最低点，C为最高点且与水平桌面等高，圆弧AB对应的圆心角θ＝53°，轨道半径R＝0.5 m．已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，不计空气阻力，g取10 m/s2.（1）求小球离开桌面时的速度v0.(2)若小球恰好能通过最高点C，求在圆弧轨道上摩擦力对小球做的功.   【课堂检测】 1.一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F的作用下从平衡位置P点缓慢地移动到Q点，如右图所示．则力F所做的功为(　　)A．mglcosθB．FlsinθC．mgl(1－cosθ)D．Fl(1－sinθ) 2.物体在合外力作用下，做直线运动的v﹣t图象如图所示，下列表述正确的是(   )A．在0～1 s内，合外力做正功B．在0～2 s内，合外力总是做负功C．在1～2 s内，合外力不做功D．在0～3 s内，合外力总是做正功3.(2019·天津高考)完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意图如图2所示。AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60 kg，g取10 m/s2，求：　　　　图1　　　　　　　　　　　图2(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的压力FN大小。          【达标训练】如下图所示，质量为m的小球用长为l的轻质细线悬于O点，与O点处于同一水平线上的P点处有一根光滑的细钉，已知，在A点给小球一个水平向左的初速度，发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B．
 求小球到达B点时的速率．若不计空气阻力，则初速度为多少若初速度，则小球在从A到B的过程中克服空气阻力做了多少功






 如图所示，竖直平面内的半圆形轨道下端与水平面相切，B、C分别为半圆形轨道的最低点和最高点。小滑块可视为质点沿水平面向左滑动，经过A点时的速度。已知半圆形轨道光滑，半径，滑块与水平面间的动摩擦因数，A、B两点间的距离。取重力加速度求：
滑块运动到B点时速度的大小；滑块从C点水平飞出后，落地点与B点间的距离x。






 如图所示，光滑斜面AB的倾角，BC为水平面，BC长度，CD为光滑的圆弧，半径一个质量的物体，从斜面上A点由静止开始下滑，物体与水平面BC间的动摩擦因数，轨道在B、C两点平滑连接．当物体到达D点时，继续竖直向上运动，最高点距离D点的高度不计空气阻力，，，g取求：
 物体运动到C点时的速度大小vC；点距离水平面的高度H；物体最终停止的位置到C点的距离s．






 如图所示，轻质弹簧左端固定在墙壁上，右端自由伸长到B处，现用小物块将弹簧压缩到A处，此时弹簧的弹性势能。小物块由静止释放后沿粗糙水平地面向右运动，经过C点时无机械能损失，然后沿足够长光滑斜面滑到最高点D处。已知小物块质量，小物块与地面间动摩擦因数，AC长度，斜面倾角，取。求：

小物块从A运动到C过程中摩擦力对其做的功；
小物块滑到C点时的速度大小；
点离水平地面的高度H。






 如图所示，质量为M的长木板A在光滑水平面上，以大小为的速度向左运动，一质量为m的小木块可视为质点，以大小也为的速度水平向右运动冲上木板左端，B、A间动摩擦因数为，最后B不会滑离已知，重力加速度为求：
、B最后的速度；木板A的最短长度．向右运动的最大距离






 在某电视台举办的冲关游戏中，AB是处干竖直平面内的光滑圆弧轨道。半径，BC是长度为的水平传送带，CD是长度为水平粗糙轨道，ABCD轨道与传送带平滑连接，参赛者抱紧滑板从A处由静止下滑。参赛者和滑板可视为质点，参赛者质量，滑板质量可忽略，己知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为，，g取求：
参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力；
若参赛者恰好能运动至D点，求传送带运转速率及方向；
在第问中，传送带由于传送参赛着多消耗的电能。

                  【课堂合作探究】见课件【课堂检测】见课件【达标训练】1.【答案】解：根据得，
故小球到达B点的速度为．
不计空气阻力，在A到B的过程中，只有重力做功，根据动能定理得
解得，
故不计空气阻力，则初速度为；
根据动能定理得
解得．
故小球从A到B的过程中克服空气阻力做功为。
2.【答案】解：滑块从A运动到B的过程中，根据动能定理：，代入数据计算得出：；
小滑块从B到C过程，应用动能定理 ，解得：；
滑块从C水平飞出后做平抛运动，设飞行时间为t，
则水平方向：，竖直方向：，
联立并代入数据计算得出：。
3.【答案】解：
物体由C点到最高点，根据机械能守恒得：
代入数据解得：；
物体由A点到C点，根据动能定理得：
代入数据解得：；
从物体开始下滑到停下，根据能量守恒得：
代入数据，解得：
由于
所以，物体最终停止的位置到C点的距离为：。

4.【答案】解：小物块从A运动到C过程中摩擦力对其做的功为：；小物块从A运动到C过程中，弹簧弹力所做的功，由动能定理得：，解得：；从C点到D点过程由动能定理得：，解得：。5.【答案】解：由题意可知AB最后的共同速度v，以向左为正方向；
由动量守恒定律：
解得，方向向左
设长木板的最短长度为l，则由功能关系：
解得：。
对B向右运动到速度为零有                                           分得B向右运动的最大距离6.【答案】解：参赛者从A到B的过程，由机械能守恒定律得：
代入数据得：
在B点，对参赛者，由牛顿第二定律得：
代入数据得：
由牛顿第三定律知参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力为：
参赛者由C到D的过程，由动能定理得：
解得：
所以传送带运转方向为顺时针。
假设参赛者在传送带一直加速，设到达C点的速度为v，由动能定理得：
解得：
所以传送带速度等于。
参赛者在传送带上匀加速运动的时间为：
此过程中参赛者与传送带间的相对位移大小为：
传送带由于传送参赛着多消耗的电能为：
代入数据解得：
答：参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力是1200N；
若参赛者恰好能运动至D点，传送带运转速率是，方向为顺时针；
在第问中，传送带由于传送参赛着多消耗的电能是720J。