新教材高中物理第1章功和机械能第3节动能和动能定理学案鲁科版必修第二册 18页

第3节　动能和动能定理 核心素养 物理观念 科学思维 学科探究 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.熟记动能定理的内容。‎ 利用牛顿运动定律和运动学公式推导出动能定理。‎ 利用实验探究恒力做功与动能改变的关系。‎ ‎1.通过探究培养合作精神和积极参与的意识。‎ ‎2.能利用动能定理解决相关的实际问题。‎ 知识点一　动　能 ‎[观图助学]‎ 流动的空气和运动的汽车都因为运动而具有能量，这是什么能？这种能量的大小与什么因素有关？‎ ‎1.定义 物体因运动而具有的能量称为动能。‎ ‎2.影响动能大小的因素 ‎(1)动能的大小与运动物体的速度有关，同一物体，速度越大，动能越大。‎ ‎(2)动能的大小与运动物体的质量有关，同样速度，质量越大，动能越大。‎ ‎3.表达式：Ek＝mv2。‎ ‎4.单位：焦耳，符号为J。‎ ‎5.标矢性：动能只有大小、没有方向。‎ ‎[思考判断]‎ ‎(1)某物体的质量大，动能一定大。(×)‎ 18‎ ‎(2) 动能大的物体，速度一定大。(×)‎ ‎(3) 某物体运动的方向发生改变，动能不一定改变。(√)‎ 初中学过动能 物体由于运动而具有的能叫做动能。‎ 质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。‎ 动能的三性 ‎(1)相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。‎ ‎(2)标量性：动能是标量，没有方向。‎ ‎(3)瞬时性：动能是状态量。‎ 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 ‎(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平衡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 18‎ ‎(1)小车速度的测量：通过实验获得打点的纸带，利用“匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度”即vn＝计算纸带上选定的点的速度。‎ ‎(2)外力做功的测量：确定所挂钩码的重力G，即确定小车受到的合外力F(F＝G)，由纸带测出位移，然后由W＝Fs算出功的数值。‎ ‎(3)数据记录 细线拉力________　　　　小车质量________‎ 组数 位移s/m 恒力做功W/J 小车的速度v/(m·s－1)‎ 小车的动能增量ΔEk/J ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎(4)由实验数据得出结论：恒力所做的功与动能变化的关系是：在实验误差允许的范围内，恒力做的功等于物体动能的改变量。‎ ‎6.注意事项 ‎(1)平衡摩擦力前，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速运动。‎ ‎(2)必须保证悬挂钩码的总质量远小于(填“等于”“远大于”或“远小于”)小车的质量。‎ 平衡摩擦力是为了让细线的拉力充当小车的合外力。‎ 悬挂钩码的总质量远远小于小车的质量，是为了让钩码对小车的拉力近似等于钩码的重力。‎ 知识点三　动能定理 动能定理的推导 ‎(1)推导：如图所示，物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移s，速度由v1增加到v2，此过程力F做的功为W。‎ 18‎ ‎(2)内容：合外力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。‎ ‎(3)表达式：W＝Ek2－Ek1。‎ ‎(4)两种情况 ‎①合外力对物体做正功，Ek2>Ek1，动能增加。‎ ‎②合外力对物体做负功，Ek2