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教案设计

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教案设计，共5页。教案主要包含了教学目标，新知探究，课堂小结，随堂演练等内容，欢迎下载使用。

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。
【新知探究】
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＝Fscsα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0.5
B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.25
C．物体滑行的总时间为4 s
D．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，cs37°=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eq \f(1,4)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，cs 37°＝0.8，sin 37°＝0.6)
【典例5】如图所示，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，cs 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.
【课堂小结】
动能定理不但适用于直线运动，而且也可用于曲线运动；不但用于恒力做功，而且也用于变力做功。用动能定理解题的步骤如下：
1.确定研究对象，画出过程示意图；
2.分析物体的受力，明确各力做功的情况，并确定外力所做的总功；
3.分析物体的运动，明确物体的初、末状态，确定初、末状态的动能及动能的变化；
4.根据动能定理列方程求解。
【随堂演练】
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．mglcsθ
B．Flsinθ
C．mgl(1－csθ)
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。
答案见PPT课件