粵教版必修二4.3《探究外力做功與物體動(dòng)能變》課件

探究外力做功與物體動(dòng)能變BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTS引言外力做功的概念動(dòng)能的概念外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)例應(yīng)用總結(jié)與思考BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01引言外力做功與物體動(dòng)能變化是物理學(xué)中的基本概念，涉及到能量守恒和動(dòng)能定理等核心原理。理解外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系有助于深入理解能量守恒定律，掌握分析力學(xué)問題的方法。主題介紹主題意義主題背景能力目標(biāo)能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析簡單的力學(xué)問題，解決實(shí)際問題，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)對(duì)物理學(xué)的興趣，樹立科學(xué)的世界觀和方法論，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和求真務(wù)實(shí)的品質(zhì)。知識(shí)目標(biāo)掌握外力做功與物體動(dòng)能變化的基本概念和原理，理解能量守恒定律和動(dòng)能定理的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。課程目標(biāo)BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02外力做功的概念0102外力做功的定義做功的多少取決于力的大小、物體在力的方向上移動(dòng)的距離以及力和位移之間的夾角。外力做功是指一個(gè)物體在力的作用下，沿力的方向移動(dòng)了一段距離，這個(gè)力對(duì)物體所做的功。公式法使用公式$W=Fscostheta$計(jì)算外力做功，其中$F$是力的大小，$s$是物體在力的方向上移動(dòng)的距離，$theta$是力和位移之間的夾角。微元法將物體的運(yùn)動(dòng)軌跡分成許多小段，每小段都可以看作直線運(yùn)動(dòng)，然后分別計(jì)算每一小段上的外力做功，最后求和得到總的外力做功。外力做功的計(jì)算方法外力做功的正負(fù)判斷當(dāng)力和位移的夾角為銳角時(shí)，外力做正功；當(dāng)力和位移的夾角為鈍角時(shí)，外力做負(fù)功；當(dāng)力和位移的夾角為直角時(shí)，外力不做功。外力做功的正負(fù)可以通過力的方向和位移的方向來判斷，如果力和位移的方向相同，則外力做正功；如果力和位移的方向相反，則外力做負(fù)功。BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03動(dòng)能的概念動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。動(dòng)能是標(biāo)量，只有大小，沒有方向。動(dòng)能是相對(duì)量，取決于參考系的選擇。動(dòng)能定義03動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度的平方成正比。01動(dòng)能公式：$E_k=frac{1}{2}mv^2$02其中，$E_k$表示動(dòng)能，$m$表示物體的質(zhì)量，$v$表示物體的速度。動(dòng)能公式動(dòng)能的國際單位：焦耳（J）換算關(guān)系：$1J=1Ncdotm=1kgcdotm^2/s^2$動(dòng)能單位BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，驗(yàn)證動(dòng)能定理。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)動(dòng)能定理，外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化量。通過測量力和位移，計(jì)算外力做功；通過測量物體初末速度，計(jì)算物體動(dòng)能變化量。實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)步驟1.選定實(shí)驗(yàn)對(duì)象，如滑塊、小球等，測量其質(zhì)量。2.設(shè)定實(shí)驗(yàn)初始狀態(tài)，使物體靜止或以一定初速度運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)探究3.通過施加恒力或改變力的大小和方向，使物體在水平面上運(yùn)動(dòng)，記錄力和位移數(shù)據(jù)。4.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或光電門測量物體的初末速度。5.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算外力做功和動(dòng)能變化量，驗(yàn)證動(dòng)能定理。實(shí)驗(yàn)探究整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算外力做功和動(dòng)能變化量，繪制散點(diǎn)圖和擬合曲線。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析結(jié)論得出分析數(shù)據(jù)，判斷外力做功與動(dòng)能變化量之間的關(guān)系是否符合動(dòng)能定理。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，得出外力做功與動(dòng)能變化量之間的關(guān)系，驗(yàn)證動(dòng)能定理的正確性。030201數(shù)據(jù)分析和結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論，繪制外力做功與動(dòng)能變化量的關(guān)系圖。關(guān)系圖繪制在關(guān)系圖中標(biāo)出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)、擬合曲線以及理論公式，說明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論的一致性。圖解說明關(guān)系圖解BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05實(shí)例應(yīng)用當(dāng)騎自行車上坡時(shí)，需要加大力氣踩踏板，克服重力做功，使自行車動(dòng)能增加，從而上坡。騎自行車當(dāng)電梯上升或下降時(shí)，電梯受到的牽引力做功，使電梯動(dòng)能增加或減少，從而實(shí)現(xiàn)升降。電梯升降在跑步機(jī)上跑步時(shí)，跑步機(jī)提供的摩擦力做功，使人的動(dòng)能增加，從而使人運(yùn)動(dòng)。跑步機(jī)生活中的實(shí)例

科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)例重力擺實(shí)驗(yàn)通過改變擺錘的質(zhì)量和高度，可以改變擺錘的重力做功量，從而改變擺錘的動(dòng)能。彈性碰撞實(shí)驗(yàn)兩個(gè)小球發(fā)生碰撞時(shí)，它們之間的相互作用力做功，改變小球的動(dòng)能。電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)電流在磁場中受到安培力作用，安培力做功改變電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。摩擦力做功問題滑動(dòng)摩擦力做功可以改變物體的動(dòng)能，例如在滑冰比賽中，運(yùn)動(dòng)員通過改變滑行軌跡，利用摩擦力做功來調(diào)整自己的速度和方向。斜拋運(yùn)動(dòng)在斜拋運(yùn)動(dòng)中，物體受到重力的作用，重力做功改變物體的動(dòng)能，使物體沿拋物線運(yùn)動(dòng)。磁場中的帶電粒子帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力作用，洛倫茲力做功改變粒子的動(dòng)能，使粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)。物理問題中的實(shí)例BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA06總結(jié)與思考外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系通過實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)，我們理解了外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。當(dāng)合外力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的動(dòng)能增加；當(dāng)合外力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體的動(dòng)能減少。學(xué)習(xí)了如何應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題，如計(jì)算力在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)物體所做的功，或求某一過程中動(dòng)能的變化等。通過實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)會(huì)了使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和測量工具，并掌握了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法，如計(jì)算速度、加速度、位移等物理量。理解了實(shí)驗(yàn)中誤差的來源，如測量工具的精度、人為操作誤差等，并學(xué)會(huì)了如何減小誤差的方法。動(dòng)能定理的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理誤差分析本課總結(jié)若一個(gè)物體在光滑水平面上受到恒定的外力作用，其動(dòng)能變化與做功有何關(guān)系？1.思考題一2.思考題二3.思考題三4.思考題四若一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過程中受到多個(gè)力的作用，如何利用動(dòng)能定理計(jì)算合外力所做的功？在實(shí)驗(yàn)過程中，如何減小測量誤差對(duì)實(shí)