3.3《动能定理的应用》教学设计(沪科版必修2)
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【课 题】 3.3动能定理的应用 【教学目标】 1．比较完整地理解动能定理所包含的物理意义 2．学会灵活地计算外力做功 3．学会地运用动能定理分析解决较复杂的物理问题。 【教学重难点】 1．把动能定理恰当地应用到具体的物理过程 2．灵活地计算外力做功 【教学过程】 一、动能定理的内容及表达式（复习与加深） 外力给物体做的功，就等于物体的动能变化。 或 ◇外力：指所有外力，外力给物体做的功指所有外力做功的代数和； ◇根据合力的概念，所有外力给物体做的功必定等于物体所受合力给物体做的功。 ◇这样，我们确定外力做功的数值时，就有两种思路。 二、能定理应用的思路 动能定理中涉及的物理量有F、l、m、v、W、Ek等，在处理含有上述物理量的力学问题时，可以考虑使用动能定理。由于只需从力在各段位移内的功和这段位移始末两状态动能变化去研究，无需注意其中运动状态变化的细节，又由于功和动能都是标量，无方向性，无论是对直线运动或曲线运动，计算都会特别方便。 当题给条件和设问涉只及力和位移，而不涉及加速度和时间时，用动能定理求解一般比用牛顿第二定律和运动学公式求解简便。用动能定理还能解决一些用牛顿第二定律和运动学公式难以求解的问题，如变力作用过程、曲线运动等问题。 三、案例分析： 1、研究汽车的制动距离 案例 [略见教材P.52] 问题 （1）为什么汽车速率越大，制动距离也越长？ 由试验测试结果可以看出制动距离s与汽车速率v的平方成正比。 [理论分析]设汽车质量为m,汽车所受阻力为v,则由动能定理知 ∴ ∵ m、f均不变，∴汽车速率v的平方成正比。 （2）汽车载上3名乘客，再做同样的测试，制动距离会有变化吗？ 载上3名乘客m增大，同时f也增大，∵f=μN=μmg，∴ ，即制动距离s与汽车质量无关；汽车速率v的平方成正比，因此汽车载上3名乘客，制动距离不会有明显变化。 （3）设汽车以60km/h的匀速率行驶的时候制动，在表中填上制动距离的近似值。 由（1）中的或（2）中的均可知v=60km/h时，s=36m 2、合力做功与动能变化 案例 [略见教材P.53] 阅读P.54的解答。 进一步理解正功、负功的意义。进一步理解动能定理。 试完成第二种思路的解法：先由动能定理求出合力，再由合力与阻力求出牵引力。 3、由动能定理计算变力做功 阅读P.54～55 四、应用动能定理解题的一般步骤：(归纳理解) ① 确定研究对象和动能定理应用的物理过程。 ② 分析物理过程，分析研究对象在运动过程中的受力情况，画受力示意图，及过程状态草图，明确各力做功情况，即是否做功，是正功还是负功。 ③ 找出研究过程中物体的初、末状态的动能（或动能的变化量） ④ 根据动能定理建立方程，代入数据求解，对结果进行分析、说明或讨论。 典型例题 例1 如图所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为R=0.8m，BC是水平轨道，长S=3m，BC处的摩擦系数为μ=1/15，今有质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。 【解析】物体在从A滑到C的过程中，有重力、AB段的阻力、BC段的摩擦力共三个力做功，WG=mgR，fBC=umg，由于物体在AB段受的阻力是变力，做的功不能直接求。根据动能定理可知：W外=0，所以mgR-umgS-WAB=0 即WAB=mgR-umgS=1×10×0.8-1×10×3/15=6(J) 例2 电动机通过一条绳子吊起质量为8kg的物体。绳的拉力不能超过120N，电动机的功率不能超过1 200W，要将此物体由静止起，用最快的方式将物体吊高90m（已知物体在被吊高90m以前已开始以最大速度匀速上升），所需时间为多少？（g取10 m/s2） 【解析】 起吊最快的方式是：开始时以最大拉力起吊，达到最大功率后维持最大功率起吊。 在匀加速运动过程中，加速度为m/s2=5 m/s2， 末速度 m/s=10m/s， 上升时间 s=2s， 上升高度 m=10m。 在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速度为 m/s=15m/s， 由动能定理有 ， 解得上升时间 t2=5.75s。 所以，要将此物体由静止起，用最快的方式将物体吊高90m，所需时间为 t=t1+t2=2s+5.75s=7.75s。 【课后作业】 1． 练习与思考：课本P.55《家庭作业与活动》1、2、3、4 2．书面作业 ： （1）如图所示，斜面足够长，其倾角为α，质量为m的滑块，距挡板P为s0，以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于滑块沿斜面方向的重力分力，若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块在斜面上经过的总路程为多少？ （2） 一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，测得停止处对开始运动处的水平距离为s，如图，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同．求动摩擦因数μ． 参考答案： 1） （2） （ 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/5031ce33fc00bed5b9f3f90f76c66137ef064f42.html