粵教版高中物理必修二課件：《探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系》

1、4.3 4.3 探究外力做功與物探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系體動能變化的關(guān)系 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 知識回顧：知識回顧：1、如何理解功能關(guān)系？、如何理解功能關(guān)系？2、怎樣理解、怎樣理解“功是能量轉(zhuǎn)化的量度功是能量轉(zhuǎn)化的量度”？3、什么叫動能？物體的動能大小與哪些因素、什么叫動能？物體的動能大小與哪些因素有關(guān)？有關(guān)？4、動能的表達式是怎樣的？、動能的表達式是怎樣的？表達式中的速度是指平均速度還是瞬時速度？表達式中的速度是指平均速度還是瞬時速度？5、怎樣計算重力所做的功？、怎樣計算重力所做的功？ 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做

2、功與物體動能變化的關(guān)系 “陸戰(zhàn)之王陸戰(zhàn)之王”新新“殺手殺手”：“動能導彈動能導彈”亮亮相美軍相美軍 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 美軍的美軍的“動能導彈動能導彈” 速度達到了速度達到了1524m/s，彈頭不采用炸藥和引信，只裝備一枚硬度極高彈頭不采用炸藥和引信，只裝備一枚硬度極高的的“鎢長桿穿透器鎢長桿穿透器”。從發(fā)射到擊中目標的飛。從發(fā)射到擊中目標的飛行時間在行時間在5秒鐘秒鐘之內(nèi)。能夠穿透目前所有的裝之內(nèi)。能夠穿透目前所有的裝甲系統(tǒng)。甲系統(tǒng)。 從科學的意義上講，動能導彈原理并不復從科學的意義上講，動能導彈原理并不復雜，如同隕石能擊穿地球表面的石頭，

3、只不過雜，如同隕石能擊穿地球表面的石頭，只不過因為動能很大而已！因為動能很大而已！ 那么，怎樣獲得很大的動能呢？那么，怎樣獲得很大的動能呢？ 動能的變化和做功有什么樣的定量關(guān)系呢？動能的變化和做功有什么樣的定量關(guān)系呢？ 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 1、出站的列車，速度越來越快，它的動能為什、出站的列車，速度越來越快，它的動能為什么增加？么增加？2、進站的列車，速度越來越慢，它的動能為什、進站的列車，速度越來越慢，它的動能為什么減少？么減少？從做功的角度談一談以下問題：從做功的角度談一談以下問題：3、勻速行駛的列車，它的動能為什么不變？、勻速行駛的列車

4、，它的動能為什么不變？想一想想一想動能的變化應該是由什么力的功決定的？動能的變化應該是由什么力的功決定的？ 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 猜一猜猜一猜 物體動能的變化與合外力對它做的功可能物體動能的變化與合外力對它做的功可能存在什么樣的定量關(guān)系？存在什么樣的定量關(guān)系？實驗目的實驗目的 探究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系？探究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系？ 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 實驗籌劃實驗籌劃1、實驗需要測量哪些物理量？、實驗需要測量哪些物理量？2、有哪幾個物理量會很難測量？、有哪幾個物理量會很難測量

5、？3、怎樣設(shè)計一個最簡單的實驗來進行研究？、怎樣設(shè)計一個最簡單的實驗來進行研究？實驗方法實驗方法 利用打點計時器研究自由落體運動中重力利用打點計時器研究自由落體運動中重力做功與物體動能變化的關(guān)系？做功與物體動能變化的關(guān)系？ 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 實驗原理和數(shù)據(jù)實驗原理和數(shù)據(jù)1、重力做功：、重力做功：2、動能的變化：、動能的變化：3、質(zhì)量、質(zhì)量m不用測量不用測量mghWG h用刻度尺測量用刻度尺測量2kmv21E v用用 計算計算 2Tssvv212t 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 實驗步驟實驗步驟實驗器

6、材實驗器材打點計時器、紙帶、重錘、鐵架臺、刻度尺打點計時器、紙帶、重錘、鐵架臺、刻度尺1、把打點計時器按裝在鐵架臺上。、把打點計時器按裝在鐵架臺上。2、把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一、把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一 端穿過計時器的限位孔，用手豎提起紙帶使重端穿過計時器的限位孔，用手豎提起紙帶使重錘?？吭谟嫊r器附近。錘?？吭谟嫊r器附近。3、接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落。、接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落。4、重復三次，挑選點跡清晰的紙帶使用。、重復三次，挑選點跡清晰的紙帶使用。 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 43 探究外力做功與物

7、體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 數(shù)據(jù)及計算數(shù)據(jù)及計算實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：(O C)0.304m0.7800.305m3.11(0 B)0.171m0.5850.172m1.75(O A)動能增量動能增量Ek(J)末速度末速度v(ms-1)重力做功重力做功W(J)下落距離下落距離h(cm)過程過程4.87設(shè)重錘質(zhì)量為設(shè)重錘質(zhì)量為m mOACB1.753.114.870.77在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認為外力對在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認為外力對物體所做物體所做的功等于物體動能的的功等于物體動能的變化。 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 誤差分析

8、誤差分析1、本實驗中系統(tǒng)誤差的主要來源是什么？、本實驗中系統(tǒng)誤差的主要來源是什么？2、為什么重力做的功總是略大于重錘動能的、為什么重力做的功總是略大于重錘動能的增量？增量？ 計算時所選的計數(shù)點應盡量遠離紙帶上的計算時所選的計數(shù)點應盡量遠離紙帶上的第一點，以減小測量和計算的誤差。第一點，以減小測量和計算的誤差。另外要注意：另外要注意： 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 理論推導一理論推導一 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的物體，在一恒定拉力的物體，在一恒定拉力F作用下，沿光滑的水平面以速度作用下，沿光滑的水平面以速度v1開始運動，開始運動，經(jīng)位移經(jīng)位移s

9、后速度增加到后速度增加到 v2，你能否根據(jù)牛頓第二，你能否根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式導出合外力所做的功與物體動定律和運動學公式導出合外力所做的功與物體動能變化的關(guān)系？能變化的關(guān)系？v1v2FsFm 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 合外力對物體做的功：合外力對物體做的功：FsW 根據(jù)牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第二定律：maF 由運動學公式：由運動學公式：as2vv2122 變形得：變形得：a2vvs2122 聯(lián)立各式得：聯(lián)立各式得：21222122mv21mv21a2vvmaW 即：即：2122mv21mv21W 合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。合外

10、力對物體所做的功等于物體動能的變化。 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 理論推導二理論推導二 上題中，如物體還受一恒定的摩擦力上題中，如物體還受一恒定的摩擦力f作用，作用，合外力對物體所做的功與物體動能的變化又有什合外力對物體所做的功與物體動能的變化又有什么關(guān)系？么關(guān)系？ W=Fsfs 即即W =avvs22122 2122212221212mvmvavvmaW 2122mv21mv21 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 理論推導二理論推導二 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 動能

11、定理動能定理1、內(nèi)容、內(nèi)容合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。2、公式、公式2122mv21mv21W 1k2kEEW 3、說明、說明、當合外力對物體做正功時，、當合外力對物體做正功時，W0，Ek2Ek1，動能增加；當合外力對物體做負功時，動能增加；當合外力對物體做負功時，W0，Ek2Ek1，動能減小。，動能減小。、W表示合力的功，表示合力的功， Ek1、Ek2分別表示物體在分別表示物體在初、末狀態(tài)的動能。初、末狀態(tài)的動能。 Ek1、Ek2的位置不能交換！的位置不能交換！或者或者 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系

12、 例例1、一架飛機，質(zhì)量、一架飛機，質(zhì)量m=5.0103Kg，起飛過程，起飛過程中從靜止開始滑行的路程為中從靜止開始滑行的路程為S=5.3102m時，達時，達到起飛速度到起飛速度v=60m/s。在此過程中飛機受到的平。在此過程中飛機受到的平均阻力是重量的均阻力是重量的0.02倍，求飛機受到的牽引力倍，求飛機受到的牽引力?由由(F-f)s=mV2/2得得 1.7104N 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 動能定理解題的基本步驟：動能定理解題的基本步驟：1、選取研究對象和過程。、選取研究對象和過程。2、分析各力做功的情況并求出總功。、分析各力做功的情況并求出總

13、功。（受力分析）（受力分析）3、確定初、末狀態(tài)的動能。、確定初、末狀態(tài)的動能。（運動分析）（運動分析）4、用動能定理列方程求解。、用動能定理列方程求解。提示：提示： 動能定理不僅適用于恒力做功，也適用于動能定理不僅適用于恒力做功，也適用于變力做功；不僅適用于直線運動，也適用于曲變力做功；不僅適用于直線運動，也適用于曲線運動。線運動。 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 例例2：如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平恒力的物體在水平恒力F的作用下，由靜止開始前進的作用下，由靜止開始前進s1后撤去后撤去F，物體與，物體與水平面的摩擦力為水平面的摩擦力為f

14、，物體從開始到最終停止運，物體從開始到最終停止運動的位移是多少？動的位移是多少？Ffs1svf123方法一：分段法方法一：分段法解：根據(jù)動能定理，物體從狀態(tài)解：根據(jù)動能定理，物體從狀態(tài)1至狀態(tài)至狀態(tài)2過程，過程，有有 （Ff）s1=mv2/2 0 物體從狀態(tài)物體從狀態(tài)2至狀態(tài)至狀態(tài)3過程，過程，有有 f(s s1）= 0 mv2/2 聯(lián)立聯(lián)立、得得 Fs1 fs=0 即即s=Fs1/f方法二：整體法方法二：整體法解：全程運用動能定理列方程：解：全程運用動能定理列方程： Fs1 fs=0 得：得：s=Fs1/f小結(jié)：優(yōu)先使用整體法練習練習1： 物體從高出地面物體從高出地面H處自由落下，不計空氣阻

15、力，處自由落下，不計空氣阻力，落至地面掉入沙坑落至地面掉入沙坑h停止，求物體在沙坑中受到的平均停止，求物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？阻力是其重力的多少倍？Hh解法一：分段法解法一：分段法自開始下落至與沙坑接觸前：自開始下落至與沙坑接觸前： mgH=mv2/20 接觸沙坑至靜止：接觸沙坑至靜止：（mgF）h=0mV2/2 聯(lián)立得：聯(lián)立得：F/mg=（Hh）/h解法二：整體法解法二：整體法從開始下落至最終靜止：從開始下落至最終靜止：mg（Hh）Fh=0解得：解得：F/mg=（Hh）/h 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 1、一個物體沿著高低不平的

16、曲面做勻速率運、一個物體沿著高低不平的曲面做勻速率運動，在下面幾種說法中，正確的是：動，在下面幾種說法中，正確的是：( )A、動力做的功為零、動力做的功為零 B、阻力做的功為零、阻力做的功為零 C、動力做功與阻力做功的代數(shù)和為零、動力做功與阻力做功的代數(shù)和為零 D、合力做的功為零、合力做的功為零 C D練習練習 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 2、關(guān)于做功和物體動能變化的關(guān)系、關(guān)于做功和物體動能變化的關(guān)系,不正確的是不正確的是( )A、只有只有動力對物體做功，物體的動能增加動力對物體做功，物體的動能增加 B、只有只有物體克服阻力做功，它的動能減少物體克服

17、阻力做功，它的動能減少C、外力對物體做功的代數(shù)和等于物體的末動能、外力對物體做功的代數(shù)和等于物體的末動能 與初動能之差與初動能之差 D、動力和阻力都對物體做功，物體的動能一定、動力和阻力都對物體做功，物體的動能一定 變化變化D 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 4、某人用手將、某人用手將1kg的物體由靜止向上提起的物體由靜止向上提起1m，這時物體的速度為這時物體的速度為2m/s，則手對物體做的功是，則手對物體做的功是 _3、一物體在外力的作用下速度由零達到、一物體在外力的作用下速度由零達到v，做，做功為功為W1；另一物體速度由；另一物體速度由v變到變到2v

18、，做功為，做功為W2，則，則W1 W2=_1：312 J 43 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 5、下列關(guān)于運動物體所受的合外力、合外力做、下列關(guān)于運動物體所受的合外力、合外力做功和功能變化的關(guān)系正確的是：功和功能變化的關(guān)系正確的是：( )A、如果物體所受的合外力為零，那么，合外、如果物體所受的合外力為零，那么，合外力對物體做的功一定為零力對物體做的功一定為零B、如果合外力對物體所做的功為零，則合外、如果合外力對物體所做的功為零，則合外力一定為零力一定為零C、物體在合外力作用下作變速運動，動能一、物體在合外力作用下作變速運動，動能一定變化定變化 D、物體的動能不變，所受的合外力必定為零、物體的動能不變，所受的合外力必定為零A6、下列說法正確的是、下列說法正確的是（ ）A、合力對物體做的功越多，物體的動能就越大、合力對物體做的功越多，物體的動能就越大B、外力對物體做功的代數(shù)和等于物體末動能與、外力對物體做功的代數(shù)和等于物體末動能與 初動能之差。初動能之差。C、物體作勻速圓周運動時，合力一定不做功。、物體作勻速圓周運動時，合力一定不做功。D、物體運動過程中受的合力不為零，則它的動、物體運動過程中受的合力不為零，則它的動 能一定變化。能一定變化。E、