8.3动能和动能定理 导学案-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.3动能和动能定理 学习目标： 1.物理观念：理解动能的概念及动能定理。 .科学思维：经历动能概念的建立过程，提高演绎推理能力，会用动能定理解决力学中的实际问题。 .科学态度与责任：感受生活中动能定理的应用，提高理论与实践相结合的能力。 一、 对动能的理解 情境探究一 1.（1）如图所示，是古代战争中攻击城门的战车，战车上装有一根质量很大的圆木，有很多士兵推着以很大的速度撞击城门，轻而易举地将城门撞破。圆木的质量很大，速度很大，是为了增加圆木的什么能？ （2）人用铁锤打击石头时为什么要用质量较大的铁锤，还要高高抡起来？ （3）人造卫星绕地球做匀速圆周运动，在卫星的运动过程中，其速度是否变化？其动能是否变化？ 例1：关于物体的动能，下列说法中正确的是( ) A.物体速度变化，其动能一定变化 B.物体所受的合外力不为零，其动能一定变化 C.物体的动能变化，其运动状态一定发生改变 D.物体的速度变化越大，其动能变化也越大 针对训练一：（多选）一质量为 的小球，以 的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰墙过程中速度的变化和动能的变化分别是( ) A. B. C. D. 二 动能定理及其应用 情境探究二 1.如图所示，一辆汽车正在上坡路上加速行驶。 （1）汽车上坡过程受哪些力作用？各个力做什么功？ （2）汽车的动能怎样变化？其动能的变化与各个力做功有什么关系？ 表达式： 例2： 如图所示，物体在距离斜面底端 处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接的水平面，若物体与斜面及水平面间的动摩擦因数均为 ，斜面倾角为 ，求物体在水平面上滑行的距离。 分过程列方程 全过程列方程 解题感悟 应用动能定理解题的一般步骤 （1）选取研究对象（通常是单个物体），明确它的运动过程。 （2）对研究对象进行受力分析，明确各力做功的情况，求出外力做功的代数和。 （3）明确物体在初、末状态的动能 、 。 （4）列出动能定理的方程 ，结合其他必要的解题方程求解并验算。 针对训练2：（多选）如图所示，质量为 的小车在水平恒力 的推动下，从山坡（粗糙）底部 处由静止开始运动至高为 的坡顶 ，获得的速度为 ， 、 之间的水平距离为 ，重力加速度为 。下列说法正确的是( ) A.小车克服重力所做的功是 B.合外力对小车做的功是 C.推力对小车做的功是 D.阻力对小车做的功是 三、动能定理与图像结合问题 例3：一小物块沿斜面向上滑动，然后滑回到原处。物块初动能为 ，与斜面间的动摩擦因数不变，则该过程中，物块的动能 与位移 的关系图线是( ) A.B. C.D. 针对训练3：一质量为 的物体，在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做匀速直线运动，当运动一段时间后拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动。如图所示为拉力 随位移 变化的关系图像，取 ，则据此可以求得( ) A.物体与水平面间的动摩擦因数为 B.物体匀速运动时的速度为 C.合外力对物体所做的功为 D.摩擦力对物体所做的功为 四、应用动能定理求解变力做功问题 例4：如图所示，某人利用跨过定滑轮的轻绳拉质量为 的物体。定滑轮的位置比 点高 。若此人缓慢地将绳从 点拉到同一水平高度的 点，且 、 两点处绳与水平方向的夹角分别为 和 ，则此人拉绳的力做了多少功？（ 取 ， ， ，不计滑轮的摩擦） 针对训练4：质量为 的物体以初速度 沿水平面向左开始运动，起始点 与一轻弹簧 端相距 ，如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为 ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为 ，重力加速度为 ，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短（弹簧始终在弹性限度内），物体克服弹簧弹力所做的功为( ) A. B. C. D. 五、应用动能定理求解多过程问题 例5：如图所示， 为一竖直平面内的轨道，其中 水平， 点比 高出 ， 长 ， 和 轨道光滑。一质量为 的物体，从 点以 的速度沿轨道 开始下滑，经过 后滑到高出 点 的 点速度为 。求：（取 ） （1）物体与 轨道间的动摩擦因数； （2）物体第5次经过 点时的速度大小； （3）物体最后停止的位置（距 点多少米）。 针对训练5：某游乐场的滑梯可以简化为如图所示竖直面内的 轨道， 为长 、倾角 的斜轨道， 为水平轨道， 为半径 、圆心角 的圆弧轨道，轨道 段粗糙，其余各段均光滑。一小孩（可视为质点）从 点以初速度 下滑，沿轨道运动到 点时的速度恰好为零（不计经过 点时的能量损失）。已知该小孩的质量 ， ， ，取 ，不计空气阻力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： （1）该小孩第