第三節(jié)《探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系》課件(.ppt

1、第三節(jié) 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 1動能定理：_對物體所做的功等于物體_,的變化,合力,動能,Ek2Ek1,大于,小于,2表達(dá)式：W_或 W_. 3當(dāng)外力對物體做正功時(shí)，末動能_初動能；當(dāng)外 力對物體做負(fù)功時(shí)，末動能_初動能,Ek,4在離地面高為 h 處、以初速度 v0 斜向上拋出一個(gè)質(zhì)量 為 m 的物塊，當(dāng)它落地時(shí)速度為 v，用 g 表示重力加速度，則,在此過程中，阻力對物體做的功(,),C,5一個(gè) 25 kg 的小孩從高度為 3 m 的滑梯頂端由靜止開始 滑下，滑到底端時(shí)的速度為 2 m/s，取 g10 m/s2，關(guān)于力對小,孩做的功，以下結(jié)果正確的是(,),A,A合外力做功 50

2、 J C重力做功 500 J,B阻力做功 500 J D支持力做功 50 J,知識點(diǎn),合外力做功與物體動能的變化,如圖 431 所示，射箭運(yùn)動員拉弓 射箭，箭在彈力作用下，獲得很大的速度 射出去在行駛中的汽車，因前方有路障 而緊急剎車，汽車在阻力作用下逐漸停下,來前者有彈力對箭做功，則箭的_,發(fā)生了改變，_也發(fā)生了改變；后者摩擦阻力對汽車做功， 使汽車的_減小，_減少這兩種情況的共同特點(diǎn)是有 力對物體做功，使物體的_發(fā)生變化,圖 431,速度,動能,速度,動能,速度和動能,1動能定理：,(1)合力對物體所做的功等于物體動能的變化，這就是動能,定理,2理解：,(1)W 為物體所受外力的總功(包括

3、物體所受重力),(2)動能定理揭示了合力對物體做功與物體動能的變化之 間的關(guān)系合力對物體做了多少功，物體的動能就增加(減少) 多少合力做正功，物體的動能增加；合力做負(fù)功，物體的動 能減少,(3)適用條件：動能定理雖然是在物體受恒力作用下沿直線 做勻加速直線運(yùn)動的情況下推導(dǎo)出來的，但是對于變力或曲線 運(yùn)動，動能定理都成立,3優(yōu)越性：,(1)對于變力作用或曲線運(yùn)動，動能定理提供了一種計(jì)算變 力做功的簡便方法功的計(jì)算公式 WFscos 只能求恒力做的 功，不能求變力做的功，而由于動能定理提供了物體的動能變 化量Ek 與合力對物體所做功具有的等量代換關(guān)系，因此已知 (或求出)物體動能變化量EkEk2E

4、k1，就可以間接求得變力 做的功,(2)與用牛頓運(yùn)動定律解題的比較：,3.運(yùn)用動能定理解題的一般步驟： (1)明確研究對象和運(yùn)動過程； (2)分析過程中力做功的情況； (3)明確初、末狀態(tài)的動能； (4)列方程，并求解,【例 1】一鉛球運(yùn)動員，奮力一推，將 8 kg 的鉛球推出 10 m 遠(yuǎn)鉛球落地后將地面擊出一坑，有經(jīng)驗(yàn)的專家根據(jù)坑的深 度形狀認(rèn)為鉛球落地的速度大約是 12 m/s.若鉛球出手時(shí)的高度 是 2 m,求推球過程中運(yùn)動員對球做的功大約是多少？(取 g 10 m/s2),解：方法一，分段法,設(shè)鉛球出手時(shí)的速度大小是 v0，鉛球從出手到落地這一過,程中只有重力對鉛球做功，根據(jù)動能定理

5、，有,對運(yùn)動員推鉛球的過程應(yīng)用動能定理，推力是對鉛球的合,力，則人對球做的功為,代入數(shù)據(jù)解得 W 人416 J. 方法二，全過程法,對人開始推鉛球到鉛球落地整個(gè)過程應(yīng)用動能定理得,【觸類旁通】 1如圖 432 所示，在高為 H 的平臺上以初速度 v0 拋 出一個(gè)質(zhì)量為 m 的小球，不計(jì)空氣阻力，當(dāng)它到達(dá)離拋出點(diǎn)的,),D,豎直距離為 h 的 B 點(diǎn)時(shí)，小球的動能增量為(,圖 432,2一個(gè)質(zhì)量為 m 的小球，用長為 l 的輕繩懸掛于 O 點(diǎn)， 小球在水平拉力 F 作用下，從平衡位置 P 點(diǎn)很緩慢地移動到 Q,),C,解析：題中“很緩慢地移動”的隱含條件是速度大小不變， 由動能定理有 WFmgl

6、(1cos )0，WFmgl(1cos ),點(diǎn)，如圖 433 所示，則拉力 F 所做的功為( Amglcos BFlcos Cmgl(1cos ) Dmglcos 圖 433,探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?探究外力做功與物體動能改變的定量關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)原理】,測量重錘做自由落體運(yùn)動時(shí)，重力做功 WG 和動能變化量,Ek 的關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)器材】,電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、鐵架臺、鉤碼、夾子、,刻度尺、學(xué)生電源、導(dǎo)線若干,【實(shí)驗(yàn)步驟】,(1)按圖 434 所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺上，并,接好電路；,圖 434,(2)紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí) 器的限位

7、孔，豎直提起紙帶使重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用夾子把 紙帶上端夾?。?(3)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待穩(wěn)定后，釋放紙帶，讓重 錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)； (4)重復(fù)幾次(35 次)，挑選出點(diǎn)跡清晰的紙帶用來分析； (5)在選取紙帶中，選取點(diǎn)跡間距較大的點(diǎn)，并標(biāo)上 0、1、 2、3、4、，量出各點(diǎn)到 0 點(diǎn)的距離 h1、h2、h3、；,(7)求出相鄰兩點(diǎn)間重錘動能的增量Ek和重錘重力做的功W； (8)比較重力所做的功 W 和動能增量Ek 的關(guān)系，得出結(jié)論,【記錄與分析】 (1)測量與記錄： 圖 435 (2)數(shù)據(jù)處理：測出起始點(diǎn) O 到 B 點(diǎn)的距離，就是物體自由,下落的高度 hOB.再求出

8、 O 點(diǎn)和 B 點(diǎn)的速度 vB，vBvAC,hAC 2T,，,以同樣的方法得到其他點(diǎn)的瞬時(shí)速度再驗(yàn)證這個(gè)過程是否滿,【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】,在誤差范圍內(nèi)，重力所做的功等于物體動能的增量 【注意事項(xiàng)】,(1)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎,直線上，以減小摩擦力,(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常后才,松開紙帶讓重錘下落,(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須接 50 Hz 交流低壓電源,重錘的質(zhì)量,(5)由于重錘克服阻力做功，所以動能增加量略小于重力勢,能減少量,【例 3】(雙選)在用落體法探究外力做功與物體動能變化的,關(guān)系時(shí)，下列說法正確的是(,),A在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)選擇體積小、密度大的

9、物體做重錘 B在選擇紙帶時(shí)，第 1、2 點(diǎn)間的間距要大于 2 cm C測量下落的高度一定要從起點(diǎn)量起 D紙帶越長越好,解析：運(yùn)用落體法探究外力做功與物體動能變化關(guān)系時(shí)， 合外力認(rèn)為是重力，因?yàn)榭諝庾枇h(yuǎn)小于重力，A 選項(xiàng)正確；,2 mm，因而第 1、2 點(diǎn)間距近似等于 2 mm 的紙帶較理想； 為了減小誤差，測量下落的高度時(shí)，須從起點(diǎn)量起；紙帶適量 長度即可,答案：AC,【觸類旁通】 3(雙選)某同學(xué)想利用自由落體運(yùn)動研究“外力做功與物 體動能變化的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)中下列四組物理量中需要測量的量,有(,),CD,A重錘的質(zhì)量 B重力加速度 C重錘下落的高度 D與重錘下落高度對應(yīng)的重錘的瞬時(shí)速度 解

10、析：物體受力不變，可以利用下降高度關(guān)系代表功的關(guān) 系，所以必須測量下落高度；再利用下落高度計(jì)算對應(yīng)各點(diǎn)的 瞬時(shí)速度，故選項(xiàng) C、D 對,4某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定 理”，如圖 436 所示，他們將拉力傳感器固定在小車上， 用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳 感器記錄小車受到拉力的大小在水平桌面上相距 50.0 cm 的 A、B 兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器記錄小車通過 A、B 時(shí)的速度 大小小車中可以放置砝碼,圖 436,(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： 測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量 M1，把細(xì)線的一端固定 在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連，正確連接所 需電路 將小車停在 C 點(diǎn)，然后釋放小車，小車在細(xì)線拉動下運(yùn),動，記錄(,),A,A細(xì)線拉力及小車通過 A、B 時(shí)的速度 B鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量 C鉤碼的質(zhì)量及小車通過 A、B 時(shí)的速度 D小車的質(zhì)量和細(xì)線的長度,在小車中增加砝碼，或減少砝碼，重復(fù)步驟的操作 (2)表 1 是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中