全優(yōu)粵教版物理必修2課件2019 1 16課件第4章 第3節(jié)

1、物理必修2配粵教版第三節(jié)探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系物理必修2配粵教版1(2017廣東學(xué)業(yè)考)如圖所示，質(zhì)量為m的小孩，從長(zhǎng)為l傾角為30的固定斜面頂端下滑至底端，此過程重力對(duì)小孩做的功為(Amgl)B. mgltan 30C. mglcos 30D. mglsin 30物理必修2配粵教版【答案】D【解析】由幾何關(guān)系可知，物體下落高度hlsin故重力做的功WGmghmglsin 30，故D正確30；物理必修2配粵教版2關(guān)于動(dòng)能的理解，下列說法不正確的是()A. 動(dòng)能是普遍存在的機(jī)械能的一種基本形式，凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B. 動(dòng)能總是正值，但對(duì)于不同的參考系，同一物體的動(dòng) 能大小是不同的

2、C. 一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化，但速 度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化D. 動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)【答案】D物理必修2配粵教版3下列說法中正確的是()A. 地面上的物體重力勢(shì)能一定為零B. 質(zhì)量大的物體重力勢(shì)能一定大C. 不同質(zhì)量的物體中，離地面最高的物體其重力勢(shì)能最大D離地有一定高度的物體，其重力勢(shì)能也可能為零【答案】D【解析】物體的重力勢(shì)能的大小與參考面的選取即物體相對(duì)于參考面的高度以及物體的質(zhì)量決定，故D正確，A、B、C 錯(cuò)物理必修2配粵教版一、實(shí)驗(yàn)與探究探究重力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?2實(shí)驗(yàn)方法：讓物體自由下落，下落過程經(jīng)過A、B兩點(diǎn)，測(cè)出A、B兩點(diǎn)的高

3、度差hAB和A、B兩點(diǎn)的速度vA、vB，mghAB則重力做的功為WG.1122mv mvBA動(dòng)能變化為E 22.k驗(yàn)證WG與Ek的關(guān)系物理必修2配粵教版3實(shí)驗(yàn)器材： 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、夾子、 毫米刻度尺、 電源.重錘、鐵架臺(tái)、物理必修2配粵教版4實(shí)驗(yàn)步驟：(1) 按圖把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器與學(xué)生電源連接好(2) 把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過計(jì) 時(shí)器限位孔， 用手 沿豎直方向提起紙帶使重錘?？吭?打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，松開紙帶(3)， 讓重錘自 由下落(4)重復(fù)幾次，得到35條打好點(diǎn)的紙帶物理必修2配粵教版(5)在打好點(diǎn)的紙帶中挑選點(diǎn)跡清

4、晰的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上 0，以后依次標(biāo)上 1,2,3用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度 h1 h2、h3.hhn1n1(6)應(yīng)用公式 v v 、計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度n12Tv2、v3.12(7)計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重力做的功mgh 和動(dòng)能的增加量 mvn2進(jìn)行比較物理必修2配粵教版(8)將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入下表，觀察、對(duì)比、分析，尋求規(guī)律各點(diǎn)123456下落高度 h/m速度 vn/(ms 1)mghn122mvn結(jié)論物理必修2配粵教版5.誤差分析(1) 偶然誤差測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)會(huì)帶來誤差，減小誤差的辦法是：測(cè)距離時(shí)都應(yīng)從第一個(gè)點(diǎn)O 量起；多測(cè)幾次取平均值(2) 系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要是

5、打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器的阻力)做功，故動(dòng)能的增加量Ek必定 稍小于 重力做的功WG.物理必修2配粵教版6注意事項(xiàng)(1) 應(yīng)盡最大可能減小各種阻力的影響， 可采取如下措施：密度較大應(yīng)選用質(zhì)量和的重物，以減小空氣阻力的影響打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須穩(wěn)固安裝在鐵架臺(tái)上，并且兩個(gè)限位孔的中線要 嚴(yán)格豎直 ，以減小紙帶所受的摩擦力釋放前將紙帶 拉至豎直且保證不與限位孔接觸以減小紙帶與限位孔間的摩擦先接通電源(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再放開紙帶讓重物下落物理必修2配粵教版二、理論分析與論證1推導(dǎo)物理必修2配粵教版如圖所示，質(zhì)量為 m 的物體，在恒力 F 和摩擦力 f 作用下，經(jīng)位移 s 后，速度由 v1 增加到 v

6、2.外力做的總功：W (Ff)s.由牛頓第二定律：Ff ma.v2v221由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：s 2a.1122mv mv2122聯(lián)立式得：W.即 WEk2Ek1Ek.2結(jié)論： 外力做的總功等于物體動(dòng)能的變化 .必修2配粵教版物理三、動(dòng)能定理1 內(nèi) 容 ： 動(dòng)能的變化合外力對(duì)物 體所 做 的功 等 于 物 體Ek2Ek12 表達(dá)式： W . 式中 Ek2 表示物體的 末動(dòng)能；Ek1表示 初動(dòng)能；W表示 合外力做的功3功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系(1)W為正功時(shí)，Ek2Ek1，物體的動(dòng)能 增加減少(2)W為負(fù)功時(shí)，Ek2Ek1，物體的動(dòng)能(3)W0時(shí)，Ek2Ek1，物體的動(dòng)能 不變物理必修2配粵教版汽車在剎

7、車時(shí)，汽車的速度越大，從剎車到停止通過的位移也就越大，試分析其中的道理【答案】汽車剎車時(shí)， 汽車克服阻力做功， 其動(dòng)能減小汽車的速度越大，其動(dòng)能越大，克服阻力做的功就越多， 由于阻力一定，所以從剎車到停止通過的位移也就越大物理必修2配粵教版探究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理例1某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：擺好實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示物理必修2配粵教版將質(zhì)量為200g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他挑選了一個(gè)質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上釋放小車，打開電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶物理必修2配粵教版(1) 在多

8、次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條經(jīng)測(cè)量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)：第一個(gè)點(diǎn)到第N個(gè)點(diǎn)的距離為40.0 cm.打下第N點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為1.00m/s.該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)成小車所受的拉力，算出拉力對(duì)小車做的功為 J，小車動(dòng)能的增量為 J.(2) 此次實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果， 他沒能得到“ 恒力對(duì)物體做的功，等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大顯然，在實(shí)驗(yàn)探究 過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素請(qǐng)你根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝 置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是： .物理必修2配粵教版解析：(1)WFs501039.80.4 J0.196 J，E 1v2m1N20.21.002 J0.1 J，k2故

9、EkEk00.1 J.(2)由實(shí)驗(yàn)步驟知，造成較大誤差的主要原因是：小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量；沒有平衡摩擦力；操作錯(cuò)誤，先放小車后開電源答案：(1)0.196(或 0.2) 0.1 (2)見解析物理必修2配粵教版例2在探究外力做功與物體動(dòng)能變化的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80m/s2，測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖所示，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另 選連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別是62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)

10、，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力做的功為 J，動(dòng)能的增加量等于 J(取兩位有效數(shù)字)結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi) 物理必修2配粵教版解析：本題考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理問題，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理直接進(jìn)行計(jì)算 T 1s0.02 s，50所以由 O 點(diǎn)到 C 點(diǎn)，重力做的功為：WGmgh1.009.8077.76102 J7.62 J.打下 C 點(diǎn)時(shí)紙帶(即物體)的瞬時(shí)速度：OD OBvC2T(85.7370.18)102m/s3.887 5 m/s， 20.02物理必修2配粵教版故動(dòng)能的增加量為：E 1v2m1C21.003.887 52 J7.56 J.k2答案：7.62 7.56 重力所做的功等于物體動(dòng)能的增

11、加量題后反思：(1)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)推論 vt v t，求2得瞬時(shí)速度另外要注意測(cè)量長(zhǎng)度單位的換算(2)由于阻力做負(fù)功，因此在計(jì)算結(jié)果中 EpEk.物理必修2配粵教版1(2018重慶名校月考)某中學(xué)實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz.物理必修2配粵教版(1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做 A是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B是為了增大小車下滑的加速度C可使得橡皮筋做的功等于合外力對(duì)小車做的功D可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條、，并起 來掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)

12、驗(yàn)，每次都要把小車?yán)酵晃?置再釋放小車把第1次只掛1條橡皮筋對(duì)小車做的功記為W， 第2次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W，.橡皮筋 對(duì)小車做功后小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè) 出根據(jù)第4次實(shí)驗(yàn)的紙帶(如圖丙所示，圖中的點(diǎn)皆為計(jì)時(shí)點(diǎn))求得小車獲得的速度為 m/s(保留3位有效數(shù)字)物理必修2配粵教版(3)若根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的 Wv 圖象如圖乙所示，根據(jù)圖線形狀可知，對(duì) W 與 v 的關(guān)系作出猜想肯定不正確的是 AW1BW vvCWv2DWv3.【答案】(1)CD (2)2.00 (3)AB物理必修2配粵教版【解析】(1)使木板傾斜，小車受到的摩擦力與小車所受重力沿木板方

13、向的分量大小相等，在不施加拉力時(shí)，小車在斜面上受到的合力為零，小車可以在斜面上靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)；小車與橡皮筋連接后，小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋對(duì)小車做的功等于合外力對(duì)小車做的功故A、B 錯(cuò)誤，C、D 正確(2)各點(diǎn)之間的距離相等的時(shí)候小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖可知，兩個(gè)相鄰的點(diǎn)之間的距離是 4.00cm 時(shí)做勻速直線1 1 x0.04s0.02s，利用公式 v t 可得 v0.02運(yùn)動(dòng)，tm/s f502.00 m/s.(3)根據(jù)圖象結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可知，該圖象形狀和yxn(n2,3,4)形狀相似本題選不正確的，故選 AB.物理必修2配粵教版對(duì)動(dòng)能定理的理解1. 物理意義動(dòng)能定理指

14、出了物體動(dòng)能的變化是通過外力做功的過程 (即力對(duì)空間的積累)來實(shí)現(xiàn)的，并且通過功來量度，即外力對(duì) 物體做的總功，對(duì)應(yīng)著物體動(dòng)能的變化2. 動(dòng)能定理的計(jì)算式是標(biāo)量式v、s為相對(duì)同一參考系(一般為地面)的運(yùn)動(dòng)量，且式中只 涉及動(dòng)能和功，無其他形式的能3. 研究對(duì)象動(dòng)能定理所研究對(duì)象為單一物體，或者可以看成單一物體 的物體系物理必修2配粵教版4W的含義：是指包含重力在內(nèi)的任意外力的功都能引起動(dòng)能的變化但只有重力或彈力做功才能引起重力勢(shì)能、彈 性勢(shì)能的變化，要注意以下對(duì)應(yīng)關(guān)系.比較內(nèi)容表達(dá)式W合Ek2Ek1W重或彈Ep1Ep2物理意義合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系重力(彈力)做功與重力( 彈性)勢(shì)能變

15、化的關(guān)系等號(hào)左邊意義合外力做的功重力(彈力)做的功等號(hào)右邊意義動(dòng)能的增量重力(彈性)勢(shì)能的減少量功能關(guān)系實(shí)質(zhì)合外力做功引起的是物體動(dòng)能的變化，重力做功引起的是重力勢(shì)能的變化，功是能量轉(zhuǎn)化的量度物理必修2配粵教版特別提醒：動(dòng)能定理反映了其他形式的能通過做功和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，只不過在這里其他形式的能并不出現(xiàn)，而以外力功的形式表現(xiàn)而已物理必修2配粵教版例3一個(gè)25 kg的小孩從高度為3.0 m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時(shí)的速度為2.0 m/s.取g10 m/s2，關(guān)于力對(duì)小孩做的功，以下結(jié)果正確的是()A合外力做功50 JC重力做功500 JB阻力做功500 JD支持力做功50 J物理必

16、修2配粵教版解析：重力做功 WGmgh25103 J750 J，C 錯(cuò)；小孩所受支持力方向上的位移為零，故支持力做的功為零，D1錯(cuò)；合外力做的功 WE 0，即 Wmv2225221Jk合合2mgh1v2m50 J，A 項(xiàng)正確；WWE 0， 故 WGk2阻阻750 J50 J700 J，B 項(xiàng)錯(cuò)誤答案：A題后反思：(1)合力的功對(duì)應(yīng)動(dòng)能增量(2) 重力做功取決于初、末位置的高度差(3) 其他力的功可利用功的表達(dá)式或動(dòng)能定理求解物理必修2配粵教版2一個(gè)質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升1 m，這時(shí)物體的速度是2 m/s，則下列說法中錯(cuò)誤的是(A. 手對(duì)物體做功12 JB. 合外力對(duì)物體做功

17、12 J C合外力對(duì)物體做功2 J D物體克服重力做功10 J【答案】B)必修2配粵教版物理【解析】質(zhì)量為 1kg 的物體被提高 1m，則重力做功為WGmgh10 J，即物體克服重力做功為 10 J；根據(jù)動(dòng)能11122定理，Wmv mv 122J02J；再由 W10222合合WGWT，得到 WTW 合WG2 J(10 J)12 J.物理必修2配粵教版動(dòng)能定理的應(yīng)用1適用條件：動(dòng)能定理雖然是在物體受恒力作用，沿直線做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的情況下推導(dǎo)出來的，但是對(duì)于外力是變 力或物體做曲線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理都成立尤其對(duì)于變力作用或 曲線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理提供了一種計(jì)算變力做功的簡(jiǎn)便方的計(jì)算公式WFscos 只能

18、求恒力做的功，不能求變力的功， 而由于動(dòng)能定理提供了一個(gè)物體的動(dòng)能變化Ek與合外力對(duì)物 體所做功具有等量代換關(guān)系，因此已知(或求出)物體的動(dòng)能變化EkEk2Ek1，就可以間接求得變力做功物理必修2配粵教版2應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟：(1) 選取研究對(duì)象，明確其運(yùn)動(dòng)過程；(2) 分析研究對(duì)象的受力情況和各力的做功情況及正、負(fù) 功情況，然后求出總功；(3) 明確物體在運(yùn)動(dòng)過程始、末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1和Ek2；(4) 根據(jù)動(dòng)能定理WEk2Ek1列出對(duì)應(yīng)方程及其他必要 的方程求解；(5) 檢驗(yàn)結(jié)果的合理性物理必修2配粵教版特別提醒：(1)動(dòng)能定理的適用對(duì)象一般是單個(gè)物體，或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻相同的系統(tǒng)，對(duì)于

19、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的幾個(gè)物體一般選擇對(duì)其中的單個(gè)物體應(yīng)用，而不選擇對(duì)整體應(yīng)用(2)動(dòng)能定理的表達(dá)式是標(biāo)量式(可以有正負(fù))，而有關(guān)的位移或速度均是相對(duì)于同一參考系(一般是地面)的量物理必修2配粵教版例4一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平力F的作用下，從P點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，如右圖所示，則力F所做的功為(A. mglcos B. Flsin Cmgl(1cos ) DFlcos )題眼直擊：由動(dòng)能定理間接求解變力所做的功物理必修2配粵教版解題流程：答案：C物理必修2配粵教版題后反思：(1)變力(力的大小或方向發(fā)生變化)做功，不能按做功的定義式直接求得，應(yīng)當(dāng)善于應(yīng)用動(dòng)能定理；變力做的功

20、跟其他力做功的代數(shù)和(或合外力做的功)等于物體動(dòng)能的變化(2)在分析此類題目時(shí)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行受力分析，判斷各力做功情況(特別是分清變力和恒力做功)及物體的初、末速度是解題的關(guān)鍵物理必修2配粵教版時(shí)的速度為 v0度，則在此過程中物塊克1122v mv Amgh mB022211Dmgh1v21vmm22v mvCmgh m002【答案】C222物理必修2配粵教版動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用1在多過程問題中的應(yīng)用(1) 若物體的運(yùn)動(dòng)過程可以分為若干階段，可以選擇分段 或全程應(yīng)用動(dòng)能定理，題目不涉及中間量時(shí)，選擇全程應(yīng)用動(dòng) 能定理更簡(jiǎn)單、方便(2) 應(yīng)用全程法解題求功時(shí)， 有些力不是全過程都作用的，必須根

21、據(jù)不同的情況分別對(duì)待，弄清楚物體所受的力在哪 段位移上做功，哪些力做功，做正功還是負(fù)功，正確寫出總功物理必修2配粵教版2在圓周運(yùn)動(dòng)問題中的綜合應(yīng)用(1) 在圓周運(yùn)動(dòng)中，物體在各位置的速度大小是一重要物 理參量由于圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)學(xué)公式不能直 接運(yùn)用，而動(dòng)能定理在此卻能靈活應(yīng)用(2) 只要明確各力做功情況， 不管恒力做功還是變力做功，只要不涉及過程的細(xì)節(jié)，都可使用動(dòng)能定理列方程求解， 圓周運(yùn)動(dòng)中指向圓心(或背離圓心)的力是不做功的，因此應(yīng)用動(dòng)能定理非常簡(jiǎn)捷物理必修2配粵教版特別提醒：(1)處理圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，一方面考慮向心力方程，另一方面列動(dòng)能定理方程，使二者通過速度大小結(jié)合起來(2) 對(duì)于豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，注意特殊位置的臨界條件(3) 應(yīng)用動(dòng)能定理進(jìn)行全程列式時(shí)，應(yīng)注意有些力并不一定全程都做功：物理必修2配粵教版例5某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個(gè)等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)(所有數(shù)字均由圓或半圓組成，圓半徑比細(xì)管的 內(nèi)徑大得多)，底端與水平地面相切彈射裝置將一個(gè)小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以v05m/s的水平初速度由a點(diǎn)彈出，從b點(diǎn)進(jìn)入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從P點(diǎn)水平拋出，小物體與地面ab段間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3，不計(jì)其他機(jī)械能損失，已知ab段長(zhǎng)L1.5m，數(shù)字“0”的半徑R0.2kg，g10 m/