探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系

1、物理物理必修必修2 2（粵教）（粵教）第四章第四章 機(jī)械能和能源機(jī)械能和能源第三節(jié)第三節(jié) 探究外力做功與物體動(dòng)能探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系變化的關(guān)系重點(diǎn)：重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能定理以及動(dòng)能定理的理解實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能定理以及動(dòng)能定理的理解難點(diǎn)：難點(diǎn)：動(dòng)能定理的應(yīng)用動(dòng)能定理的應(yīng)用 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇1探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)(落體法落體法)，如圖甲所示：，如圖甲所示： 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇(1)目的：目的：_.(2)原理方法：物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落過程中經(jīng)過原理方法：物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落過程中經(jīng)過A、B兩點(diǎn)，設(shè)法測(cè)出兩點(diǎn)，設(shè)法測(cè)出A、B兩點(diǎn)的高度差兩點(diǎn)的高度差hA

2、B和和A、B兩點(diǎn)的兩點(diǎn)的速度速度vA、vB.計(jì)算此過程中重力做功計(jì)算此過程中重力做功WG_動(dòng)能變動(dòng)能變化量為化量為Ek_結(jié)果發(fā)現(xiàn)：物體在自由結(jié)果發(fā)現(xiàn)：物體在自由落體過程中，重力做的功落體過程中，重力做的功_物體動(dòng)能的增量物體動(dòng)能的增量 (3)器材：器材：_、紙帶、紙帶、_、鐵、鐵架臺(tái)、架臺(tái)、_、_探究外力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系mghAB等于等于電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重鍾重鍾刻度尺刻度尺電源電源 欄目鏈接欄目鏈接(4)步驟：步驟：按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好源連接好把紙帶一端固定在重錘上，另一端穿

3、過計(jì)時(shí)器的限把紙帶一端固定在重錘上，另一端穿過計(jì)時(shí)器的限位孔，用手位孔，用手_提起紙帶，使重錘?？吭谔崞鸺垘В怪劐N?？吭赺先先_，等計(jì)時(shí)器正常工作后，再，等計(jì)時(shí)器正常工作后，再_重復(fù)幾次從打出的紙帶中，挑選重復(fù)幾次從打出的紙帶中，挑選_的一條在起始點(diǎn)標(biāo)上的一條在起始點(diǎn)標(biāo)上O點(diǎn)，后面的依次標(biāo)上點(diǎn)，后面的依次標(biāo)上A，B，C，用，用_測(cè)出到起點(diǎn)的間隔測(cè)出到起點(diǎn)的間隔h1，h2，h3.預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇豎直豎直打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的下方打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的下方接通電源接通電源釋放紙帶釋放紙帶點(diǎn)跡清晰點(diǎn)跡清晰刻度尺刻度尺 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇mg(hBhA) 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇系統(tǒng)誤差，重錘下落時(shí)需克服阻力

4、系統(tǒng)誤差，重錘下落時(shí)需克服阻力(主要與限位孔主要與限位孔的阻力的阻力)，故，故WG必定略必定略_Ek.(7)注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：務(wù)必先務(wù)必先_，再，再_重錘盡可能選擇質(zhì)量重錘盡可能選擇質(zhì)量_而體積而體積_的的物體，即物體，即_大的物體大的物體計(jì)時(shí)器的限位孔需計(jì)時(shí)器的限位孔需_，紙帶需，紙帶需_，盡可能減少摩擦，盡可能減少摩擦大于大于接通電源接通電源釋放紙帶釋放紙帶較大較大較小較小質(zhì)量質(zhì)量豎直安放豎直安放豎直穿過限位孔豎直穿過限位孔 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇2理論推導(dǎo)：理論推導(dǎo)：(1)推導(dǎo)：如圖所示，推導(dǎo)：如圖所示，質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體，在恒力的物體，在恒力F和摩擦力和摩擦力f作用下，經(jīng)位作

5、用下，經(jīng)位移移s后，速度由后，速度由v1增加到增加到v2.則外力做的總功：則外力做的總功：W_.(Ff)s 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：Ff_.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：s_.聯(lián)系上式得：聯(lián)系上式得：W合合Ek2Ek1Ek.(2)結(jié)論：合外力對(duì)物體做的功結(jié)論：合外力對(duì)物體做的功_物體動(dòng)能的變物體動(dòng)能的變化化3動(dòng)能定理：動(dòng)能定理：(1)內(nèi)容：內(nèi)容：_對(duì)物體所做的總功，等于物體對(duì)物體所做的總功，等于物體_ma等于等于合外力合外力動(dòng)能的增量動(dòng)能的增量 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習(xí)篇預(yù)習(xí)篇(2)表達(dá)式：表達(dá)式：W_W為總功，為總功，Ek1、Ek2為初、為初、末動(dòng)能，末動(dòng)能，E

6、k為動(dòng)能變化量為動(dòng)能變化量(3)功與動(dòng)能變化的關(guān)系：功與動(dòng)能變化的關(guān)系：W為正功時(shí)，為正功時(shí)，Ek2Ek1，Ek0，動(dòng)能，動(dòng)能_W為負(fù)功時(shí)，為負(fù)功時(shí)，Ek2Ek1，Ek0，動(dòng)能，動(dòng)能_W0時(shí)，時(shí)，Ek2Ek1，Ek0，動(dòng)能，動(dòng)能_Ek2Ek1增加增加減小減小不變不變 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇考點(diǎn)考點(diǎn)1 動(dòng)能定理的理解動(dòng)能定理的理解1內(nèi)容：合外力對(duì)物體所做的總功內(nèi)容：合外力對(duì)物體所做的總功W，等于物體動(dòng)，等于物體動(dòng)能的增加量能的增加量2W為所有外力所做功的代數(shù)和外力既可以同時(shí)為所有外力所做功的代數(shù)和外力既可以同時(shí)作用，也可以是先后作用作用，也可以是先后作用3“動(dòng)能增量動(dòng)能增

7、量”是指末動(dòng)能減初動(dòng)能是指末動(dòng)能減初動(dòng)能Ek0表示表示動(dòng)能增加，動(dòng)能增加，Ek0表示動(dòng)能減小表示動(dòng)能減小4外力做功與動(dòng)能變化的因果關(guān)系：外力對(duì)物體做外力做功與動(dòng)能變化的因果關(guān)系：外力對(duì)物體做功是引起其動(dòng)能變化的原因外力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)功是引起其動(dòng)能變化的原因外力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)能增加，物體克服外力做功等于物體動(dòng)能的減小能增加，物體克服外力做功等于物體動(dòng)能的減小 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇例例1 質(zhì)量為質(zhì)量為2 kg的小物體從高為的小物體從高為3 m、長(zhǎng)為、長(zhǎng)為6 m的固定的固定斜面頂端由靜止開始下滑，如圖所示，滑到底端時(shí)速度為斜面頂端由靜止開始下滑，如圖所示，滑到底端時(shí)速度為6 m/

8、s，取，取g10 m/s2.則物體在斜面上下滑到底端的過程則物體在斜面上下滑到底端的過程中中()A重力對(duì)物體做功重力對(duì)物體做功120 JB合力對(duì)物體做功合力對(duì)物體做功60 JC物體克服摩擦力做功物體克服摩擦力做功24 JD支持力對(duì)物體做功支持力對(duì)物體做功60 J 欄目鏈接欄目鏈接解析解析 C答案答案考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇1質(zhì)量為質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升的物體被人用手由靜止向上提升1 m，這時(shí)物體的速度為這時(shí)物體的速度為2 m/s，g取取10 m/s2，則下列說法中不正，則下列說法中不正確的是確的是()A手對(duì)物體做功手對(duì)物體做功12 JB合外力對(duì)物體做功合外

9、力對(duì)物體做功12 JC合外力對(duì)物體做功合外力對(duì)物體做功2 JD物體克服重力做功物體克服重力做功10 Ju變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練B 欄目鏈接欄目鏈接解析解析考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)考點(diǎn)2 動(dòng)能定理的應(yīng)用動(dòng)能定理的應(yīng)用考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇1解題方法解題方法(1)明確研究對(duì)象及運(yùn)動(dòng)過程，找出初、末狀態(tài)對(duì)應(yīng)的明確研究對(duì)象及運(yùn)動(dòng)過程，找出初、末狀態(tài)對(duì)應(yīng)的速度速度(2)正確受力分析，明確運(yùn)動(dòng)過程中，每個(gè)階段所受的正確受力分析，明確運(yùn)動(dòng)過程中，每個(gè)階段所受的一切外力，包括重力一切外力，包括重力(3)弄清各階段，每個(gè)外力做功的大小和正負(fù)情況，求弄清各階段，每個(gè)外力做功的大小和正負(fù)情況，求出各力做功的代數(shù)和出各力做

10、功的代數(shù)和(4)列方程求解注意挖掘題目的隱含條件，補(bǔ)充方程列方程求解注意挖掘題目的隱含條件，補(bǔ)充方程進(jìn)行求解進(jìn)行求解 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇2優(yōu)越性：可以簡(jiǎn)便處理曲線、變力、多過程等做優(yōu)越性：可以簡(jiǎn)便處理曲線、變力、多過程等做功問題功問題(1)動(dòng)能定理雖然是在物體受恒力且做直線運(yùn)動(dòng)的情動(dòng)能定理雖然是在物體受恒力且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的，但也適用于曲線運(yùn)動(dòng)的情況況下得出的，但也適用于曲線運(yùn)動(dòng)的情況(2)變力做功問題：當(dāng)力變力做功問題：當(dāng)力F的大小或方向變化時(shí)，不的大小或方向變化時(shí)，不能直接用能直接用WFscos 求解，可用動(dòng)能定理求解求解，可用動(dòng)能定理求解 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇例

11、例2 一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛于的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平拉力點(diǎn)，小球在水平拉力F作用下，從平衡位置作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢點(diǎn)很緩慢地移動(dòng)到地移動(dòng)到Q點(diǎn)，此時(shí)輕繩與豎直方向夾角為點(diǎn)，此時(shí)輕繩與豎直方向夾角為，如圖所，如圖所示，則拉力示，則拉力F所做的功為所做的功為()AmgLcos BmgL(1cos )CFLsin DFLcos 小結(jié)：小結(jié)：當(dāng)小球緩慢地移動(dòng)時(shí)當(dāng)小球緩慢地移動(dòng)時(shí)，拉力始終變化拉力始終變化，涉及變力做功可以轉(zhuǎn)換為動(dòng)能定理求解涉及變力做功可以轉(zhuǎn)換為動(dòng)能定理求解 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇解析解析 B答案答案 小球緩慢地從小球緩慢地從P

12、移動(dòng)到移動(dòng)到Q，動(dòng)能不變只有動(dòng)能不變只有重力、水平拉力重力、水平拉力F對(duì)小球做功對(duì)小球做功，繩子拉力不做功繩子拉力不做功，由由動(dòng)能定理：動(dòng)能定理：mgL(1cos )WFEk0即即WFmgL(1cos )，故故B正確正確 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇u變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練BD 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇解析解析 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇 (3)多過程問題：既可分段考慮，也可全程考多過程問題：既可分段考慮，也可全程考慮當(dāng)不考慮中間狀態(tài)時(shí)，全程用動(dòng)能定理會(huì)簡(jiǎn)便很慮當(dāng)不考慮中間狀態(tài)時(shí)，全程用動(dòng)能定理會(huì)簡(jiǎn)便很多多 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇例例3如圖所示，將質(zhì)量為如圖所示，將質(zhì)量為2 kg的金屬小

13、球從離地的金屬小球從離地面面2 m高處由靜止釋放，落入泥潭并陷入高處由靜止釋放，落入泥潭并陷入5 cm深處，不深處，不計(jì)空氣阻力，求泥潭對(duì)金屬球的平均阻力大小計(jì)空氣阻力，求泥潭對(duì)金屬球的平均阻力大小(g取取10 m/s2) 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇解析解析 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇見解析見解析答案答案 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇小結(jié)：小結(jié)：應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題時(shí)應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題時(shí)，要準(zhǔn)確要準(zhǔn)確分析物體受力情況和做功情況分析物體受力情況和做功情況，準(zhǔn)確確定所考慮過程的準(zhǔn)確確定所考慮過程的始末狀態(tài)始末狀態(tài)，正確列出方程對(duì)物體在變力做功或做曲正確列出方程對(duì)物體在變力做功或做曲線

14、運(yùn)動(dòng)過程的做功問題線運(yùn)動(dòng)過程的做功問題，應(yīng)用動(dòng)能定理解題較方便，應(yīng)用動(dòng)能定理解題較方便 欄目鏈接欄目鏈接u變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇3如圖所示，傾角為如圖所示，傾角為的斜面上，質(zhì)量為的斜面上，質(zhì)量為m的滑塊從的滑塊從距擋板距擋板s0處，以初速度處，以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間動(dòng)摩沿斜面上滑，滑塊與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)為擦因數(shù)為，tan ，若滑塊每次與擋板碰撞時(shí)沒有機(jī)械，若滑塊每次與擋板碰撞時(shí)沒有機(jī)械能損失，求滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中通過的總路程能損失，求滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中通過的總路程 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇解析解析解析解析見解析見解析 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)考點(diǎn)3 與其他模型的綜合與其

15、他模型的綜合考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇?jiǎng)幽芏ɡ碓诮旮呖贾?，?jīng)常會(huì)與平拋運(yùn)動(dòng)、圓動(dòng)能定理在近年高考中，經(jīng)常會(huì)與平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等模型一起，結(jié)合臨界條件，進(jìn)行綜合考察，需周運(yùn)動(dòng)等模型一起，結(jié)合臨界條件，進(jìn)行綜合考察，需引起重視引起重視 欄目鏈接欄目鏈接考點(diǎn)篇考點(diǎn)篇例例4如圖所示，光滑水平面如圖所示，光滑水平面AB與半圓形軌道在與半圓形軌道在B點(diǎn)點(diǎn)相連，軌道位于豎直面內(nèi)，半徑為相連，軌道位于豎直面內(nèi)，半徑為R，一個(gè)質(zhì)量為，一個(gè)質(zhì)量為m的物的物塊靜止在水平面上，現(xiàn)向左推物塊使其壓緊輕質(zhì)彈簧，塊靜止在水平面上，現(xiàn)向左推物塊使其壓緊輕質(zhì)彈簧，然后放手，物塊在彈力作用下獲得一速度，當(dāng)它經(jīng)然后放手，物塊在彈力作用下獲得一速度，當(dāng)它經(jīng)B點(diǎn)進(jìn)點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道瞬間，對(duì)軌道壓力