2022年动能、势能、动能定理经典教案 .pdf
学习必备欢迎下载学科：物理任课教师：授课时间： 2014 年 5 月 10 日星期 六姓名性 别男年 级高一总课时：第 2 次课教学内容动能、势能、动能定理重点难点1. 重力势能和弹性势能2. 动能 3. 动能定理教学目标1. 掌握重力势能的表达式和意义2. 掌握动能的意义及其运用3. 掌握动能定理和做功之间的关系教学过程课前检查与交流作业完成情况：交流与沟通针对性授课考点诠解考点 1： 重力势能（1）物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关，重力功的公式为WG=mgh2-mgh1。（2）物体由于被举高而具有的能叫做物体的重力势能，常用EP表示，表达式EP=mgh，是标量。（3）重力势能具有相对性，选择不同参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但重力势能的差值是绝对的。（4）重力做正功时， 重力势能，克服重力做功时，重力势能，重力做功与重力势能变化的关系是WGp。重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力，所以重力势能是地球与物体所组成的物体“系统”所共有的。考点 2： 弹性势能（1）弹性势能的大小与劲度系数和形变量有关。（2）弹力做功与弹性势能变化的关系是W p。考点 3： 动能动能定理（1）在探究功与速度变化的关系实验中，为什么要平衡摩擦力？怎样平衡摩擦力？（2）通过探究实验得到力对物体做的功与物体获得的速度的关系是, （3）一个物体具有的动能与物体的和两个因素有关，和越大，动能就越大。（4）动能定理的表达式为，其中 W应该为。（5）利用动能定理解题的基本步骤是什么？确定研究对象，米昂却它的运动过程。分析物体在运动过程中的受力情况，明确各力是否做功，是正功还是负功。明确起始状态和终了状态的动能（可分段，也可对整个运动过程）用k21mv21mv列方程求解。例 1：汶川大地震印度洋板块和亚洲板块运动的速度非常慢，大概每年两厘米的速度推进，但当他们相碰撞，产生的动能可以毁掉整个汶川，影响整个四川。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页学习必备欢迎下载例 2：台风台风是空气的高速运动，空气质量其实很小，但空气在气压梯度力的作用下能不断加速，当风力达到12 级以上，我们叫台风。一个中等能量的台风，它所蕴含的动能，相当于50 万颗1945 年在日本广岛爆炸的原子弹释放出来的能量。光滑水平面上一物体原来静止，质量为 m，此时动能是多少？(因为物体没有运动，所以没有动能)。在恒定外力F 作用下，物体发生一段位移s，得到速度v(如图 1)，这个过程中外力做功多少？物体获得了多少动能？提示：外力做功22122vwFSmamva由于外力做功使物体得到动能，所以212mv就是物体获得的动能，这样我们就得到了动能与质量和速度的定量关系：物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。用Ek表示动能，则计算动能的公式为：212kEmv练习：试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：(除下列点外，其他情况相同) 物体甲的速度是乙的两倍；物体甲向北运动，乙向南运动；物体甲做直线运动，乙做曲线运动；物体甲的质量是乙的一半。1、一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则三球抛出时的动能( ) A、上抛球最大B、下抛球最大C、平抛球最大D、三球一样大2、判断（1）质量相同的两个物体，若动能相同则他们的速度相同（）（2）要使汽车动能变为原来的9 倍，只需把车的速度增大到原来的9 倍（）（3）一定质量的物体动能变化时，速度一定变化，但速度变化时动能不一定变化（）答案：（ 1）错（2）错（3）对精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页学习必备欢迎下载功有正负两种，正功使物体获得动能，负功使物体失去动能。如果正负功同时存在那物体的动能会怎么变化呢？将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度v1，且水平面存在摩擦力 f，在外力 F 作用下，经过一段位移s，速度达到v2，如图 2，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？外力 F 做功： W1 Fs 摩擦力 f 做功： W2-fs 外力做的总功：222221212111()222kkvvWFSfSFfSmamvmvEEa总可见，外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的变化。其中F 与物体运动同向，它做的功使物体动能增大；f 与物体运动反向，它做的功使物体动能减少 。它们共同作用的结果，导致了物体动能的变化。将上述问题再推广一步：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢？外力对物体所做的总功等于物体动能的变化，这个结论叫动能定理。二、动能定理1、内容：外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的变化2、数学表达式：21kkWEE总W：指总功，即各个力做功的代数和1kE:指初动能2kE：指末动能例 1：关于功和物体动能变化的关系，不正确的是（）A有力对物体做功，物体动能就会变化B合外力不做功物体的动能就不变化C合外力做正功，物体的动能就增加D所有外力做功的代数和为负值，物体的动能就减少答案： A 例 2：一质量 1.0kg 的物体，以4m/s 的速度在光滑的水平面上向左滑行，从某一时刻起施加一个向右的水平力，经过一段时间，物体的速度方向变为有，大小仍为4m/s，则在这段时间内水平力对物体所做的功为（）A0 B、 8J C、 16J D、 32J 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页学习必备欢迎下载答案： A 运动员用F=1000N 的力向质量m=0.5kg 的足球踢了一脚，足球以20m/s 的速度向前飞去，运动 S=50m 停止。 g=10m/s2，则运动员为此消耗掉化学能为（）A5000J B. 2500J C. 100J D. 无法确定答案： C 例 3：一质量为1kg 的物体被人用手由静止向上提升1m，这是物体的速度2m/s，则下列说法正确的是（）A 手对物体做功12J B合外力对物体做功12J C合外力对物体做功2J D 物体克服重力做功10J 答案：4一个质量为m的物体，从倾角为 ，高为 h 的斜面上端A点，由静止开始下滑，到B点时的速度为v，然后又在水平面上滑行s 位移后停止在C点，物体从A点开始下滑到B点的过程中克服摩擦力所做的功为多少?物体与水平面间的动摩擦因数为多大? 课 堂检 测一、单项选择题：每题仅有一个正确答案，将其代号填入题后的括号中。1关于重力势能的说法中正确的是 ( ) 重力势能的大小只有重力决定重力势能恒大于零在地面上的物体重力势能一定等于零 重力势能实际上物体和地球共有的2在高处的某一点将三个质量相同的小球以相同的速率v0分别上抛、平抛、下抛，那么以下说法正确的是A、从抛出到落地过程中，重力对它们所做的功都相等B、从抛出到落地过程中，重力对它们做功的平均功率都相等C、三个球落地时，重力的瞬时功率相同D、如果考虑空气阻力，则从抛出到落地过程中，重力势能变化不相等3如图所示，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处重力势能为零，则小球落地前瞬间的重力势能为A. -mgh B. mgH 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页学习必备欢迎下载（）C. mg(H+h) D. mg(H-h) 4物体在运动过程中，重力势能增加了，则（）A.重力做功为 B.合外力做功C. 重力做功 D. 合外力做功5关于“探究功与物体速度变化的关系”实验，下列叙述正确的是（）A、每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体值B、每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C、放小车的长木板应该尽量使其水平D、先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出6在探究功与速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到的一条纸带。纸带上的点两端较密，中间较疏，出现这种情况的原因可能是（）A、电源的频率不稳定B、木板倾斜程度太大C、没有进行平衡摩擦力D、小车受到的阻力较小7质量一定的物体，则（）A、速度发生变化时，其动能一定变化 B、速度发生变化时，其动能不一定变化C、速度不变时，其动能可能不变 D、动能不变时，其速度一定不变8放在光滑水平面上的某物体,在水平力恒力F 的作用下 ,由静止开始运动, 在其速度由零增加到v和由v增加到 2v的两个阶段中,F 对物体所做的功之比为（）A、1：1 B、 1：2 C、1： 3 D、1： 4 9关于功和物体动能变化的关系，不正确的说法是 ( ) A.有力对物体做功，物体的动能就会变化B.合力不做功，物体的动能就不变C.合力做正功，物体的动能就增加D.所有外力做功代数和为负值，物体的动能就减少10甲、乙、丙三个物体具有相同的动能，甲的质量最大，丙的质量最小，要使它们通过相同的距离后停止运动，则分别作用在三个物体上的合力（）A、甲的最大 B、丙的最大 C、等大 D、无法确定11物体A和B质量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙水平面上，开始时都处于静止状态，在同的水平力F作用下移动相同的位移，则( ) A.力F对A做功较多，A的动能较大B.力F对B做功较多，B的动能较大C.力F对A和B做功相同，A和B的动能相同D.力F对A和B做功相同，但A的动能较大12一质量为m的小球，用长为L 的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P 点很缓慢地移动到Q点，如图所示，则力 F所做的功为（）A、mgLcos B、FLsin C、mgL(1-cos ) D、 FL13一个质量为m的物体从倾角为的斜面顶端开始恰能匀速下滑，已知斜面高为h、长为L，当物体从斜面顶端滑至底端过程中，下列各种说法正确的是：A、重力对物体做功为mgh B、弹力对物体做功为mgLcosC、物体克服阻力做功为mghsinD、合力对物体做功为mgh 14 一个质量为1Kg的物体，被人用手由静止向上提升1m ， 这时物体的速度是2m/s， g=10m/s2，则下列说法中正确的是：（） F o P Q 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页学习必备欢迎下载h/10 h A、手提物体做功12J B、合外力对物体做功12J C、合外力对物体做功10J D、物体重力势能增加2J 15一个质量为2Kg 的物体，以4m/s 的速度在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在物体上作用一向右的水平力，经过一段时间，物体的速度方向变为向右，大小为4m/s，则在这段时间里水平力做的功为： ( ) A、0 B、8J C、16J D、 32J 课 后作 业二、填空题：把答案填在题中的横线上。16在地面附近一个质量为5kg 的物体，从零势面以上8m处下落到零势面以下2m处的过程中, 重力势能的最大值是_J，重力做功是_J.(g=10m s2) 17在距地面12m 高处以 12m/s 的速度抛出一个质量为2kg 的物体， 物体落到地面时的速度是 19m/s，那么人在抛物的过程中对物体做的功是_ _ J， 物体下落过程中克服阻力做的功是 _ J18一根均匀的铁链AB ，质量为4kg，长为 1m，盘在地面上，用恒力F=50N的力提 A，到 B刚好离开地面，则人所做的功为_，铁链的速度为_.(g取 10m s2) 三、计算或论述题：解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。19质量为 m 的物体（视为质点）放在水平地面上，物体上要装着一根长为l0，劲度系数为k 的轻弹簧，现用手拉着弹簧的上端P 缓慢上提，如图5-5-1 所示，直到物体离开地面一段距离。已知在这一过程中，P 点的位移是h，则物体重力势能的增加量是多少？弹簧的弹性势能增加量为多大？20如图所示，质量为m 的钢珠从高出地面h 处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h/10停止，则（1）钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？（2）若让钢珠进入沙坑h/8，则钢珠在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。P精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页学习必备欢迎下载考点 1：重力势能（3）参考平面；绝对的（4）减小；增加；WGp 考点 2：弹性势能（1）劲度系数；形变量考点 3：动能动能定理（1）略（2）W v2（3）质量；速度的大小；质量；速度的大小；（4）k；合力的功过关测评1、D 2 、A 3、 A 4 、 C 5 、 D 6 、C 7 、B 8 、C 9 、 A 10 、 C 11、 D 12 、 C 13 、 A 14 、 A 15 、 A 16 400J、500J 17 144、23 18 50J、1519分析与解答：设弹簧的伸长量为l，则 kl=mg有几何关系l0+l+H=h+ l0物体的重力势能增加量为EP=mgH 弹簧的弹性势能增加量为EP=kl2/2 整理得重力势能增加量为EP=mg(h -mg/k) ；弹性势能增加量为EP=m2g2/2k20分析与解答：（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=EK =0。取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参考平面，则重力的功WG=1011mgh，阻力的功WF=101Ff h， 代入得1011mgh101Ff h=0，故有 Ff /mg=11。即所求倍数为11。（2）设钢珠在h 处的动能为EK，则对钢珠的整个运动过程，由动能定理得W=WF+WG=EK =0，进一步展开为9mgh/8Ff h/8= EK，得 EK=mgh/4。22分析与解答：本题中物体的运动经历了两个过程，即从斜面上端A点由静止开始下滑到B点和从 B点沿水平面上滑行s 位移后停止在C点；在第一个过程中存在重力和摩擦力做功由动能定理可得： mgh-Wf=21mv2即 Wf= mgh+21mv2；在第二个过程中只存在摩擦力做功由动能定理可得：- mgs=0-21mv2即=gsv22签 字审核人：学生：老师：老 师下节课的计划：机械能守恒定律精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页学习必备欢迎下载课 后评 价学生的状况、接受情况和配合程度：给家长的建议： TA-65 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页
