《2007年江苏省高一物理动能和动能定理自主探究学案新课标人教版.docVIP

2007年江苏省高一物理动能和动能定理自主探究学案 ［学习目标导航］ 1.理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算. 2.理解动能定理，知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算. 3.理解动能定理的推导过程. 4.会用动能定理理解动力学问题，知道用动能定理解题的步骤. 5.培养科学务实的态度，从实验探究的实际出发分析得出动能的定义式. 6.培养合作交流的思想，能主动与他人合作，敢于发表自己的主张，勇于放弃并修正自己错误的观点. ［自主学习互动］ 1.什么叫动能？通过上节的学习，我们知道力所做的功与物体所获得的速度之间存在什么关系？ 答案：物体由于运动而具有的能　力所做的功与物体所获得的速度的平方成正比. 2.恒力F作用下物体沿F方向运动一段位移l，力F做的功如何表示？ 答案：力F做的功为W=FL. 3.在匀加速直线运动中，已知初、末速度分别为v1和v2，加速度a，如何求运动的位移？ 答案：运动的位移为x=. ●思维过程 对动能和动能定理的理解方法：理解一个物理量首先要理解：定义这个概念的意义是什么？怎样定义这个概念？这个概念是矢量还是标量？是状态量还是过程量？相对量还是绝对量？属性量还是系统量？以及适用情况等.例如动能是一个状态量、相对量…… 建立动能定理的过程的思维方式：（1）类比思维，如重力做功改变着物体的重力势能，弹簧的弹力做功改变着弹簧的弹性势能，重力势能和弹性势能都可以通过相应的功定义.外力做的功与物体的动能是什么关系？是否可以通过外力对物体的合功定义动能？研究现有问题与已知问题的相似性，将已有的方法迁移到新的情景中来，这是科学的思维方法. （2）由个别到一般的探究方法：如研究外力做的功与动能变化的关系是：①物体在一个恒力作用下做匀加速运动时的情况；②物体在几个力共同作用下运动的情况；③物体在变力作用下做曲线运动的情况.这种由易到难、由个别到一般的探究方法，是符合认识规律的科学方法. 应用动能定理解决问题的方法步骤： （1）确定研究对象和要研究的物理过程. （2）结合过程对研究对象进行受力分析，求出各力对物体做的总功. （3）明确初末状态物体的动能. （4）由动能定理列方程求解，并讨论. 动能定理解决问题的优越性及注意问题： （1）所解决的动力学问题不涉及加速度和时间时，用动能定理解题方便. （2）一些短暂的变力作用的或曲线运动的过程优先考虑应用动能定理解决问题. （3）动能定理涉及物理过程，灵活地选取物理过程，可以有效地简化解题. 合作讨论 1.动能定理是对物体在恒力作用下做直线运动的过程，应用牛顿第二定律和运动学公式推导出来的，试论证在下列情况下动能定理是否还成立. （1）物体做匀速直线运动； （2）物体在变力作用下做直线运动； （3）物体在变力作用下做曲线运动； （4）非常短暂且是变力作用的过程. 我的思路：（1）物体做匀速运动时，求出外力对物体做的合功和动能的变化，加以比较验证. （2）物体在变力作用下的运动过程.论证的方法是：将过程无限分割，在每一小段上视为恒力作用且直线运动，应用动能定理形式，将每一小段的动能定理表达式累加（标量运算，分别求代数和）可以证明（2）、（3）所指过程动能定理都是成立的. 2.谈谈应用动能定理解决问题的优越性有哪些. 我的思路：（1）从规律的适用性看，动能定理适用的过程相比牛顿运动定律适用的过程多还是少？ （2）从解题过程的简便程度看，列方程式的多少，计算过程的繁简程度如何？ （3）从对物理现象情景理解的难易看，同一个物理过程使用动能定理是否便于理解它？ 3.参考系的选取对动能定理是否成立有影响吗？ 我的思路：从动能定理建立过程的理论根据上入手分析；从解决实际问题的过程中，选用不同的参考系得出的不同结论进行分析.例如一个匀速运动的车上有一个物体，以地面为参考系运用动能定理后再以车为参考系运用动能定理比较求得的物体经历一个过程后获得的速度，判断参照系对动能定理成立的影响. 【例1】 如图5-7-1所示，一长为L的细线拴一小球拉到与悬挂点O相平的位置.现将小球由静止释放，求当球摆到悬点正下方时小球的速度多大？ 图5-7-1 思路：在球下摆的过程中小球受到重力和线对它的拉力作用，其中线对小球的拉力F，大小和方向都随时间发生变化，这是一个在变力作用下的曲线运动，用牛顿运动定律解决很困难，应该选用动能定理解决.应用动能定理，首先求出这一过程中重力的功、线的拉力的功（关于线的拉力在物体沿圆弧运动时所做的功已经讨论过），找出初、末态球的动能，然后由动能定理列方程，可求得小球在悬点正下方时的速度. 答案：在悬点正下方小球的速度是v=，方向水平向右. 【例2】 将一个质量为m的物体以初速度v0竖直向上抛出，若物体在运动过程中受到的阻力大小恒为Fμ，求物体上升的最大高度和物体返回原处时的