滬科版高中物理必修2：3.1　探究動(dòng)能變化跟做功的關(guān)系ppt課件

1、第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功;3.13.1探求動(dòng)能變化跟做功的關(guān)系探求動(dòng)能變化跟做功的關(guān)系;自主閱讀自我檢測(cè)一、分析論證研討汽車(chē)動(dòng)能的變化過(guò)程 二、動(dòng)能動(dòng)能定理1.動(dòng)能(1)定義:物理學(xué)中把 mv2叫做物體的動(dòng)能,用符號(hào)Ek表示。(2)表達(dá)式:Ek= mv2,式中v是瞬時(shí)速度。(3)單位:在國(guó)際單位制中,動(dòng)能的單位是焦耳,符號(hào)是J。(4)動(dòng)能是一個(gè)標(biāo)量。;自主閱讀自我檢測(cè)2.動(dòng)能定理動(dòng)能定理(1)內(nèi)容內(nèi)容:外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。(3)物理量的增量是指后一時(shí)辰的量值減去前一時(shí)辰的量值。3.恒力做功與物體動(dòng)能的變化假設(shè)物體遭到一個(gè)與位移方向一樣的

2、恒力F作用,運(yùn)動(dòng)位移為s,那么W=Fs,動(dòng)能定理還可以表示為Fs=Ek。4.過(guò)程量與形狀量(1)動(dòng)能是一個(gè)形狀量。(2)功是一個(gè)過(guò)程量。5.運(yùn)發(fā)動(dòng)用F=150 N的力將一質(zhì)量為0.6 kg的籃球以10 m/s的速度投出,籃球打在高3.05 m的籃圈上。求運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)籃球做的功。 提示:由動(dòng)能定理得運(yùn)發(fā)動(dòng)做的功W= mv2=30 J。;自主閱讀自我檢測(cè)三、實(shí)驗(yàn)探求恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(如下圖)所運(yùn)用的器材有氣墊導(dǎo)軌、滑塊、光電門(mén)、計(jì)時(shí)器、氣源、刻度尺、細(xì)繩、鉤碼等。2.研討方案(1)直接驗(yàn)證逐一比較力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能增量的大小之間的關(guān)系。(2)用圖像驗(yàn)證根據(jù)W= mv2,

3、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出W與v2及W與m的關(guān)系圖像。;自主閱讀自我檢測(cè)1.正誤辨析正誤辨析(1)動(dòng)能是矢量動(dòng)能是矢量,其方向與速度方向一樣。其方向與速度方向一樣。 ()(2)動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。 ()(3)物體的速度發(fā)生變化物體的速度發(fā)生變化,其動(dòng)能就一定發(fā)生變化。其動(dòng)能就一定發(fā)生變化。 ()(4)做實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力做實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力,且改動(dòng)滑塊質(zhì)量就要重新平衡摩擦力。且改動(dòng)滑塊質(zhì)量就要重新平衡摩擦力。 ()(5)合外力做功不等于零合外力做功不等于零,物體的動(dòng)能一定變化。物體的動(dòng)能一定變化。 ()答案答案:(1)(2)(3)(4)(5);自主閱讀自我檢測(cè)2.有

4、兩個(gè)物體甲、乙有兩個(gè)物體甲、乙,它們?cè)谕粩嗑€(xiàn)上運(yùn)動(dòng)它們?cè)谕粩嗑€(xiàn)上運(yùn)動(dòng),兩物體的質(zhì)量均為兩物體的質(zhì)量均為m,甲物體速度為甲物體速度為v,動(dòng)能為動(dòng)能為Ek;乙物體速度為乙物體速度為-v,動(dòng)能為動(dòng)能為Ek,那么那么()A.Ek=-EkB.Ek=EkC.EkEk解析解析:由于動(dòng)能是標(biāo)量由于動(dòng)能是標(biāo)量,故故Ek=Ek。答案答案:B3.起重機(jī)鋼索吊著質(zhì)量起重機(jī)鋼索吊著質(zhì)量m=1.0103 kg的物體的物體,以以a=2 m/s2的加速度的加速度由靜止豎直向上提升了由靜止豎直向上提升了5 m,物體的動(dòng)能添加了多少物體的動(dòng)能添加了多少?(g取取10 m/s2)解析解析:由動(dòng)能定理可知由動(dòng)能定理可知,物體動(dòng)能

5、的變化等于合外力對(duì)物體所做的物體動(dòng)能的變化等于合外力對(duì)物體所做的功功,那么那么Ek=W合合,由由F合合=ma,W=F合合h得得Ek=F合合h=mah=1.010325 J=1.0104 J,即物體的動(dòng)能添加了即物體的動(dòng)能添加了1.0104 J。答案答案:1.0104 J;問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的了解對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的了解右圖是高速列車(chē)右圖是高速列車(chē),高速列車(chē)在出站時(shí)加速高速列車(chē)在出站時(shí)加速,進(jìn)站時(shí)減速進(jìn)站時(shí)減速,這兩個(gè)過(guò)程這兩個(gè)過(guò)程中合力分別做什么功中合力分別做什么功,列車(chē)的動(dòng)能如何變化列車(chē)的動(dòng)能如何變化?要點(diǎn)提示要點(diǎn)提示:加速出站時(shí)合力做正功加速出站時(shí)合力做

6、正功,動(dòng)能增大動(dòng)能增大;減速進(jìn)站時(shí)合力做負(fù)減速進(jìn)站時(shí)合力做負(fù)功功,動(dòng)能減小。動(dòng)能減小。;問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二1.動(dòng)能的三個(gè)性質(zhì)動(dòng)能的三個(gè)性質(zhì)(1)動(dòng)能的瞬時(shí)性動(dòng)能的瞬時(shí)性:物體動(dòng)能的大小與物體瞬時(shí)速度的大小相對(duì)物體動(dòng)能的大小與物體瞬時(shí)速度的大小相對(duì)應(yīng)應(yīng),是一個(gè)形狀量。是一個(gè)形狀量。(2)動(dòng)能的標(biāo)矢性動(dòng)能的標(biāo)矢性:動(dòng)能是標(biāo)量動(dòng)能是標(biāo)量,只需大小沒(méi)有方向只需大小沒(méi)有方向,且總大于且總大于(v0時(shí)時(shí))或等于零或等于零(v=0時(shí)時(shí)),不能夠小于零不能夠小于零(無(wú)負(fù)值無(wú)負(fù)值)。運(yùn)算過(guò)程中無(wú)需思。運(yùn)算過(guò)程中無(wú)需思索速度方向。索速度方向。(3)動(dòng)能的相對(duì)性動(dòng)能的相對(duì)性:對(duì)于不同的參考系對(duì)

7、于不同的參考系,物體的速度不同物體的速度不同,那么物體那么物體的動(dòng)能也不同。沒(méi)有特別指明時(shí)的動(dòng)能也不同。沒(méi)有特別指明時(shí),都是以地面為參考系。都是以地面為參考系。;問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二2.動(dòng)能定理的了解動(dòng)能定理的了解(1)W的含義的含義:一切外力所做功的代數(shù)和。一切外力所做功的代數(shù)和。(2)W與與Ek的關(guān)系的關(guān)系:合力做功是引起物體動(dòng)能變化的緣由。假設(shè)合力做功是引起物體動(dòng)能變化的緣由。假設(shè)合力對(duì)物體做正功合力對(duì)物體做正功,物體的動(dòng)能添加物體的動(dòng)能添加;假設(shè)合力對(duì)物體做負(fù)功假設(shè)合力對(duì)物體做負(fù)功,物體物體的動(dòng)能減少的動(dòng)能減少;假設(shè)合力對(duì)物體不做功假設(shè)合力對(duì)物體不做功,物體的動(dòng)能不

8、變。物體的動(dòng)能不變。(3)動(dòng)能定理的本質(zhì)動(dòng)能定理的本質(zhì):功能關(guān)系的一種詳細(xì)表達(dá)功能關(guān)系的一種詳細(xì)表達(dá),物體動(dòng)能的改動(dòng)物體動(dòng)能的改動(dòng)可由合外力做功來(lái)度量。可由合外力做功來(lái)度量。;問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二【例1】右圖是質(zhì)量為m的物體,從高為h、傾角為的光滑斜面頂端由靜止開(kāi)場(chǎng)沿斜面下滑,最后停在程度面上。知物體與程度面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,求:(1)物體滑至斜面底端時(shí)的速度;(2)物體在程度面上滑行的間隔。;問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二解析:物體從斜面上滑下,只需重力做功,使物體的動(dòng)能添加。在程度面滑行時(shí),摩擦力做負(fù)功使物體的動(dòng)能又減少到0,分別在兩段過(guò)程中運(yùn)用動(dòng)能定理即可求

9、解。;問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二規(guī)律方法(1)運(yùn)用動(dòng)能定理時(shí),先要進(jìn)展受力分析,分析在這個(gè)過(guò)程中有哪些力做功,留意區(qū)分功的正負(fù)。(2)運(yùn)用動(dòng)能定理時(shí)要留意選取的研討對(duì)象和對(duì)應(yīng)過(guò)程,合力做的功和動(dòng)能增量一定是對(duì)應(yīng)同一研討對(duì)象的同一過(guò)程。;問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1一個(gè)物體的速度從一個(gè)物體的速度從0增大到增大到v,外力對(duì)物體做功為外力對(duì)物體做功為W1;速度再?gòu)乃俣仍購(gòu)膙增大到增大到2v,外力做功為外力做功為W2,那么那么W1和和W2的關(guān)系正確的的關(guān)系正確的選項(xiàng)是選項(xiàng)是()A.W1=W2B.W1=2W2C.W2=3W1 D.W2=4W1因此,W2=3W1

10、,選項(xiàng)C正確。 答案:C ;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析實(shí)驗(yàn)探求恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探求恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系右圖是探求右圖是探求a與與F、m之間的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)中的安裝。察看安裝圖之間的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)中的安裝。察看安裝圖,思索以下問(wèn)題思索以下問(wèn)題:(1)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中,研討對(duì)象研討對(duì)象(小車(chē)小車(chē))的瞬時(shí)速度如何求解的瞬時(shí)速度如何求解?假設(shè)知小車(chē)的質(zhì)假設(shè)知小車(chē)的質(zhì)量量,怎樣求某一瞬間小車(chē)的動(dòng)能怎樣求某一瞬間小車(chē)的動(dòng)能?(2)怎樣經(jīng)過(guò)該安裝探求合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系怎樣經(jīng)過(guò)該安裝探求合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系?要點(diǎn)提示要點(diǎn)提示:(1)運(yùn)用紙帶上的點(diǎn)跡可以確定小車(chē)的瞬時(shí)

11、速度運(yùn)用紙帶上的點(diǎn)跡可以確定小車(chē)的瞬時(shí)速度,再根據(jù)再根據(jù)Ek= mv2確定小車(chē)的動(dòng)能。確定小車(chē)的動(dòng)能。(2)可以運(yùn)用直接驗(yàn)證或圖像驗(yàn)證來(lái)探求分析力做功與動(dòng)能變化的可以運(yùn)用直接驗(yàn)證或圖像驗(yàn)證來(lái)探求分析力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。關(guān)系。;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析1.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理探求恒力做功與物體動(dòng)能改動(dòng)的關(guān)系探求恒力做功與物體動(dòng)能改動(dòng)的關(guān)系,可以測(cè)出力對(duì)物體做不同可以測(cè)出力對(duì)物體做不同的功時(shí)物體動(dòng)能的變化的功時(shí)物體動(dòng)能的變化,從而得到恒力做功與物體動(dòng)能改動(dòng)的關(guān)系。從而得到恒力做功與物體動(dòng)能改動(dòng)的關(guān)系。2.誤差分析誤差分析(1)假設(shè)忘記平衡摩擦力或沒(méi)有完全平衡摩擦力會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶假設(shè)

12、忘記平衡摩擦力或沒(méi)有完全平衡摩擦力會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響。來(lái)影響。(2)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中,由于砝碼及砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量由于砝碼及砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量,可以為可以為繩子對(duì)小車(chē)的拉力繩子對(duì)小車(chē)的拉力F=mg,而實(shí)踐情況是砝碼及砝碼盤(pán)向下加速而實(shí)踐情況是砝碼及砝碼盤(pán)向下加速時(shí)時(shí),mg-F=ma,所以所以Fmg。F與與mg的差別在砝碼及砝碼盤(pán)的總質(zhì)量的差別在砝碼及砝碼盤(pán)的總質(zhì)量偏大時(shí)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響。偏大時(shí)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響。(3)紙帶上各點(diǎn)之間間隔丈量時(shí)會(huì)帶來(lái)誤差。紙帶上各點(diǎn)之間間隔丈量時(shí)會(huì)帶來(lái)誤差。;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析【例2】 (2021江蘇物理)利用如圖甲

13、所示的實(shí)驗(yàn)安裝探求恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。小車(chē)的質(zhì)量為m0=200.0 g,鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交變電流。(1)掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)理木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車(chē)察看到。 ;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析(2)掛上鉤碼,按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖乙所示。選擇某一點(diǎn)為O,依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔x,記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v,其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1時(shí)小車(chē)的速度v1=m/s。 ;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析(3)將鉤碼的重力視為小車(chē)遭到的拉力,g取9.80

14、m/s2,利用W=mgx算出拉力對(duì)小車(chē)做的功W。利用Ek= Mv2算出小車(chē)動(dòng)能,并求出動(dòng)能的變化量Ek。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出Ek-W圖像。 ;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明,Ek總是略小于W。某同窗猜測(cè)是由于小車(chē)所受拉力小于鉤碼重力呵斥的。用題中小車(chē)和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車(chē)遭到的實(shí)踐拉力F=N。 解析:(1)調(diào)理木板右側(cè)的高度,在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng),以使小車(chē)的重力沿斜面向下的分力和摩擦力抵消,那么小車(chē)遭到的合力就是繩子的拉力,這樣便平衡了摩擦力。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交變電流,且每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)

15、,那么相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)打下的時(shí)間間隔為t=0.025 s=0.1 s;由于小車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng),打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1時(shí)小車(chē)的速度為打出“0點(diǎn)和“2點(diǎn)之間的平均速度,即v1= =0.228 m/s。(3)先將表格中的數(shù)據(jù)在方格紙上描出,再用直線(xiàn)銜接所描畫(huà)的點(diǎn),如答案圖所示。;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析(4)對(duì)小車(chē)和鉤碼整體由牛頓第二定律得mg=(m0+m)a對(duì)小車(chē):F=m0a;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析答案:(1)小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)(2)0.228(3)見(jiàn)以下圖(4)0.093規(guī)律方法經(jīng)過(guò)探求動(dòng)能變化與做功的關(guān)系,應(yīng)明確功與速度確實(shí)定方法,從而得到動(dòng)能定理。;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)

16、歸納典例分析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2某實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲的安裝探求外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)某實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲的安裝探求外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系系,圖中小車(chē)中可放置砝碼圖中小車(chē)中可放置砝碼,實(shí)驗(yàn)中小車(chē)碰到制動(dòng)安裝時(shí)實(shí)驗(yàn)中小車(chē)碰到制動(dòng)安裝時(shí),鉤碼尚未鉤碼尚未到達(dá)地面到達(dá)地面,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的任務(wù)頻率為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的任務(wù)頻率為50 Hz。;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析(1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下:在小車(chē)中放入砝碼,把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連在小車(chē)后端,用細(xì)線(xiàn)銜接小車(chē)和鉤碼;將小車(chē)停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,小車(chē)拖動(dòng)紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),; 改動(dòng)鉤碼或小車(chē)中砝碼的數(shù)量,改換紙帶,反復(fù)的操作。;知

17、識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析(2)圖乙是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時(shí)得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D、E計(jì)數(shù)點(diǎn),可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的間隔s及對(duì)應(yīng)時(shí)辰小車(chē)的瞬時(shí)速度v,請(qǐng)將C點(diǎn)的丈量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置。;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析紙帶的丈量結(jié)果 (3)本實(shí)驗(yàn),假設(shè)用鉤碼的重力表示小車(chē)遭到的合外力,為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)采取的兩項(xiàng)措施是; 。 ;知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二問(wèn)題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例分析答案:(1)先接通電源再釋放小車(chē)封鎖打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源(2)5.18(5.165.19均可)0.49(3)平衡摩擦力鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車(chē)

18、及砝碼的重力和;12341.在探求功與物體速度變化的關(guān)系驗(yàn)中作出在探求功與物體速度變化的關(guān)系驗(yàn)中作出W-v2圖像如下圖圖像如下圖,以下以下符合實(shí)踐的是符合實(shí)踐的是()解析:實(shí)驗(yàn)證明,力做的功W與速度v的二次方成正比,即Wv2,故作出的W-v2圖像應(yīng)為一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),B項(xiàng)正確。答案:B;12342.(多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)在以下幾種情況中在以下幾種情況中,甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的是甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的是() D.質(zhì)量一樣,速度大小也一樣,但甲向東運(yùn)動(dòng),乙向西運(yùn)動(dòng) 解析:由動(dòng)能的表達(dá)式Ek= mv2知,A、B錯(cuò)誤,C正確;因動(dòng)能是標(biāo)量,故D正確。答案:CD;12343.關(guān)于動(dòng)能定理關(guān)于動(dòng)能定理,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.在某過(guò)程中在某過(guò)程中,外力做的總功等于各個(gè)