第1章 第3节 动能和动能定理（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册（鲁科版2019）

第3节　动能和动能定理 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道动能的定义、单位、表达式、标矢性． 2．能利用动能的表达式计算物体的动能． 3．能用动能定理分析解释生产生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题． 能用动能定理解决动力学问题和变力做功问题，领会运用动能定理解题的优越性，感悟做功的过程就是能量转化或转移的过程这一思想方法． 知道利用实验探究恒力做功与动能改变的关系． 通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然科学中所蕴含的严谨的逻辑关系，有较强的学习和研究物理的兴趣． [对应学生用书P13] 知识点一 动能 1.概念 物体因运动而具有的能量❶． 2．表达式 Ek＝mv2❷． 3．单位❸ 动能的国际单位是焦耳，简称焦，用符号J表示． 4．标矢性：动能是标量，只有大小． 1．速度大的物体动能也大．(×) 2．某物体的速度加倍，它的动能也加倍．(×) 3．某物体运动的方向发生改变，动能不一定改变．(√) 知识点二 恒力做功与动能改变的关系 1.实验目的：探究恒力做功与物体动能改变的关系． 2．实验器材：长木板(一端附有滑轮)、打点计时器、钩码若干、小车、纸带、复写纸片、刻度尺、细线． 3．实验原理：在钩码的拉动下，小车的速度发生了变化，也就是小车的动能发生了变化．钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车动能的变化量．小车运动的位移以及钩码对小车的拉力(近似等于钩码的重力)，就可以研究W＝Fs与ΔEk之间的关系． 4．实验步骤❹ (1)将打点计时器固定在长木板上，把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器．改变木板倾角，使小车重力沿斜木板方向的分力等于小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速直线运动． (2)用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的钩码相连．接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点． (3)更换纸带，重复实验．选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析． 5．数据处理 ❺ (1)选取点迹清晰的纸带，选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0，1，2，3… (2)测出0到点1、点2、点3…的距离，即为对应的小车的位移x1、x2、x3…，利用公式vn＝求出点1、点2、点3…对应的瞬时速度v1、v2、v3…，计算各点对应的动能Ek1、Ek2、Ek3… (3)确定此纸带所挂的钩码的重力G，利用Wn＝Gxn，分别求出小车的位移为x1、x2、x3…时牵引力所做的功W1、W2、W3… (4)比较每次拉力做的功及相应的小车动能的改变量． 知识点三 动能定理 1.内容 合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量． 2．表达式 W＝Ek2－Ek1 ❻． 3．适用条件 既适用于恒力对物体做功，也适用于变力对物体做功．既适用于物体做直线运动，也适用于物体做曲线运动． 1．动能定理表达式中，等号的左边一定是合外力做的功． (√) 2．有外力对物体做功，该物体的动能一定增加．(×) 3．物体的动能增加，合外力一定做正功．(√) 批注❶：特别提醒：运动的物体具有的能量，不能叫作动能，因还有其他形式的能量存在． 批注❷：研究物体的动能时，一般以地面为参考系．动能仅与速度大小有关，与速度方向无关，只有速度方向改变时，动能并不变，且恒为正值． 批注❸：1 kg·(m/s)2＝1 kg·(m/s2)·m＝1 N·m＝1 J 批注❹：实验中注意事项 (1)平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速直线运动． (2)尽量减小小车的加速度：因为钩码拉着小车加速运动时，小车受到的拉力小于钩码的重力．为减小这一系统误差，应使小车的加速度尽量小，也就是实验中必须满足钩码的质量远小于小车的质量． (3)正确选取O点位置：由于本实验要求小车由静止开始运动，选取第一个点迹清晰的纸带，其他点的位置尽量离O点远些． 批注❺： (1)拉力的测量：此过程细线的拉力对小车做功，由于钩码质量很小，可认为小车所受拉力F的大小等于钩码所受重力的大小(忽略钩码加速需要的合外力). (2)位移的测量：在纸带上记下第一个点O的位置，再在纸带上任意点开始选取n个点1、2、3、4……并量出各点到位置O的距离，即为小车运动的位移s. (3)本实验的误差主要来源于拉力略小于钩码的重力、不能完全平衡摩擦力、起始点O的速度不为零和测量误差等方面． 批注❻：(1)合外力对物体做正功，Ek2＞Ek1，物体动能增加． (2)合外力对物体做负功，Ek2＜Ek1，物体动能减少． [对应学生用书P15] 探究点一　动能　(能量观念之形成) ►情境探究 一只鸽子在空中以20 m/s的速度飞行，迎面有一架飞机以480 m/s的速度飞来，设鸽子的质量为500 g. 以地面为参考系，鸽子