3.2探究外力做功與物體動能變化的關系ppt課件

1、第三節(jié)探究外力做功與物體動能第三節(jié)探究外力做功與物體動能變化的關系變化的關系核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練課前自主學案課前自主學案第三節(jié)探究外力做功與第三節(jié)探究外力做功與物體動能變化的關系物體動能變化的關系課標定位課標定位課標定位課標定位學習目標：學習目標：1.會用實驗的方法來探究外力做功與會用實驗的方法來探究外力做功與物體動能變化的關系，并能用牛頓第二定律和運物體動能變化的關系，并能用牛頓第二定律和運動學公式推導動能定理動學公式推導動能定理2理解動能定理的內容，并能用動能定理分析理解動能定理的內容，并能用動能定理分析、計算有關問題、計算有關問題重點難

2、點：重點難點：1.動能定理的應用動能定理的應用2探究外力做功與動能變化之間的關系探究外力做功與動能變化之間的關系課前自主學案課前自主學案一、實驗與探究一、實驗與探究1實驗目的：探究外力做功與物體動能變實驗目的：探究外力做功與物體動能變化的關系化的關系2實驗方法：讓物體自由下落，下落過程實驗方法：讓物體自由下落，下落過程經過經過A、B兩點，測出兩點，測出A、B兩點的高度差兩點的高度差hAB和和A、B兩點的速度兩點的速度vA、vB，則重力做，則重力做的功為的功為WG_.mghAB動能變化為動能變化為Ek_驗證驗證WG與與Ek的關系的關系3實驗器材：鐵架臺實驗器材：鐵架臺(帶鐵夾帶鐵夾)、_、_、重

3、物、紙帶、重物、紙帶、電源等電源等4實驗步驟實驗步驟(1)按圖按圖431把打點計時器安裝在鐵架臺上，把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計時器與電源連接好用導線把打點計時器與電源連接好電火花打點計時器電火花打點計時器刻度尺刻度尺圖圖431(2)把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過計時器限位孔，用手捏住紙帶上端提起紙帶穿過計時器限位孔，用手捏住紙帶上端提起紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近使重物?？吭诖螯c計時器附近(3)先先_，后，后_，讓重物自由，讓重物自由下落下落(4)重復幾次，得到重復幾次，得到35條打好點的紙帶條打好點的紙帶(5)在打好點的

4、紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在打好點的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在起始點標上在起始點標上0，以后依次標上，以后依次標上1,2,3用刻度用刻度尺測出對應下落高度尺測出對應下落高度h1、h2、h3.接通電源接通電源釋放紙帶釋放紙帶(6)應用公式應用公式vn_計算各點對應的即計算各點對應的即時速度時速度v1、v2、v3.(7)計算各點對應的重力做的功計算各點對應的重力做的功_和動能的和動能的增加量增加量_，進行比較，進行比較(請自行設計表格進請自行設計表格進行分析行分析)mgh5結論：合力對物體所做的功等于物體動能的結論：合力對物體所做的功等于物體動能的變化變化6實驗誤差及注意事項實驗誤差及注

5、意事項(1)誤差產生原因分析及減小方法誤差產生原因分析及減小方法重物和紙帶在下落過程中受到打點計時器和空氣重物和紙帶在下落過程中受到打點計時器和空氣的阻力，比較的阻力，比較W與與Ek關系時，關系時，W只計算重力做只計算重力做功，未考慮阻力做功，給實驗帶來誤差功，未考慮阻力做功，給實驗帶來誤差豎直固定打點計時器，適當增加重物的質量來減豎直固定打點計時器，適當增加重物的質量來減小相對誤差小相對誤差(2)本卷須知本卷須知打點計時器要豎直架穩(wěn)，使兩限位孔在同一豎打點計時器要豎直架穩(wěn)，使兩限位孔在同一豎直線上直線上釋放紙帶時，應使重物靠近打點計時器釋放紙帶時，應使重物靠近打點計時器保持提起的紙帶豎直，先

6、接通電源再松開紙帶保持提起的紙帶豎直，先接通電源再松開紙帶測量下落高度時，應從起點量起，選取的計數測量下落高度時，應從起點量起，選取的計數點要離起始點遠些，紙帶不宜過長點要離起始點遠些，紙帶不宜過長思考感悟思考感悟利用物體自由下落來探究外力做功與物體動能變化利用物體自由下落來探究外力做功與物體動能變化的關系時，物體的質量需不需要測量？為什么？的關系時，物體的質量需不需要測量？為什么？2結論：合力對物體所做的功等于物體動能的結論：合力對物體所做的功等于物體動能的變化變化三、動能定理三、動能定理動能定理的內容：合力對物體所做的功等于物體動能定理的內容：合力對物體所做的功等于物體動能的變化動能的變化

7、表達式：表達式：_.式中式中Ek2表示物體的末態(tài)的動能，表示物體的末態(tài)的動能，Ek1表示物體的表示物體的初態(tài)的動能，初態(tài)的動能，W表示合外力所做的功當外力對表示合外力所做的功當外力對物體做正功時，物體的動能物體做正功時，物體的動能_；當外力對；當外力對物體做負功時，物體的動能物體做負功時，物體的動能_WEk2Ek1增加增加減少減少核心要點突破核心要點突破一、對動能定理的理解一、對動能定理的理解1動能定理反映了一種因果關系，即合力做功動能定理反映了一種因果關系，即合力做功是物體動能變化的原因當合力對物體做正功是物體動能變化的原因當合力對物體做正功時時W0，Ek2Ek10，Ek2Ek1，動能增加，

8、動能增加特別提醒：動能只有正值，沒有負值，但動能特別提醒：動能只有正值，沒有負值，但動能的變化卻有正負的變化卻有正負“變化是指末狀態(tài)的物理變化是指末狀態(tài)的物理量減去初狀態(tài)的物理量，而不一定是大的減小量減去初狀態(tài)的物理量，而不一定是大的減小的動能的變化量為正值，表示物體的動能增的動能的變化量為正值，表示物體的動能增加了，對應于合力對物體做正功；物體的變化加了，對應于合力對物體做正功；物體的變化量為負值，表示物體的動能減小了，對應于合量為負值，表示物體的動能減小了，對應于合力對物體做負功，或者說物體克服合力做功力對物體做負功，或者說物體克服合力做功2動能定理的研究對象是單一物體，或者是可動能定理的

9、研究對象是單一物體，或者是可以看成單一物體的物體系以看成單一物體的物體系3動能定理適用于物體的直線運動，也適用于動能定理適用于物體的直線運動，也適用于物體的曲線運動；適用于恒力做功，也適用于變物體的曲線運動；適用于恒力做功，也適用于變力做功，力可以是各種性質的力，既可以同時作力做功，力可以是各種性質的力，既可以同時作用，也可以分段作用只要求出在作用過程中各用，也可以分段作用只要求出在作用過程中各力做功的多少和正負即可用動能定理解題一般力做功的多少和正負即可用動能定理解題一般比用牛頓第二定律和運動學公式求解簡便比用牛頓第二定律和運動學公式求解簡便4動能定理的計算式為標量式，動能定理的計算式為標量

10、式，v為相對同一參為相對同一參考系的速度，一般以地面為參考系考系的速度，一般以地面為參考系5外力對物體所做的功是指物體所受的一切外外力對物體所做的功是指物體所受的一切外力對它做的總功力對它做的總功特別提醒：特別提醒：(1)動能定理只強調初末狀態(tài)動能的變動能定理只強調初末狀態(tài)動能的變化，在一段過程中初末位置的動能變化量為零，化，在一段過程中初末位置的動能變化量為零，并不意味著在此過程中的各個時刻動能不變化并不意味著在此過程中的各個時刻動能不變化(2)物體所受合力不為零時，其動能不一定變化，物體所受合力不為零時，其動能不一定變化，比如合力方向始終與速度垂直時，動能就不會變比如合力方向始終與速度垂直

11、時，動能就不會變化化即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1(單項選擇單項選擇)一質量為一質量為1 kg的物體被人用手由靜的物體被人用手由靜止開始向上提升止開始向上提升1 m，這時物體的速度是，這時物體的速度是2 m/s，則下列結論中錯誤的是則下列結論中錯誤的是()A手對物體做功手對物體做功12 JB合力對物體做功合力對物體做功12 JC合力對物體做功合力對物體做功2 J D物體克服重力做功物體克服重力做功10 J二、動能定理的適用條件及解題的優(yōu)越性二、動能定理的適用條件及解題的優(yōu)越性1適用條件：動能定理雖然是在物體受恒力作適用條件：動能定理雖然是在物體受恒力作用、沿直線做勻

12、加速直線運動的情況下推導出來用、沿直線做勻加速直線運動的情況下推導出來的，但是對于外力是變力或物體做曲線運動，動的，但是對于外力是變力或物體做曲線運動，動能定理都成立能定理都成立2優(yōu)越性：優(yōu)越性：(1)對于變力作用或曲線運動，動能對于變力作用或曲線運動，動能定理提供了一種計算變力做功的簡便方法功的定理提供了一種計算變力做功的簡便方法功的計算公式計算公式WFscos 只能求恒力做的功，不能求只能求恒力做的功，不能求變力的功，而由于動能定理提供了一個物體的動變力的功，而由于動能定理提供了一個物體的動能變化能變化Ek與合外力對物體所做功具有等量代換與合外力對物體所做功具有等量代換關系，因此已知關系，

13、因此已知(或求出或求出)物體的動能變化物體的動能變化EkEk2Ek1，就可以間接求得變力做功，就可以間接求得變力做功(2)與用牛頓定律解題的比較與用牛頓定律解題的比較牛頓定律牛頓定律動能定理動能定理相相同點同點確定研究對象，對物體進行受力分析和運動過程分確定研究對象，對物體進行受力分析和運動過程分析析適用適用條件條件只能研究在恒力作用下物只能研究在恒力作用下物體做直線運動體做直線運動對于在恒力或變力作用下，對于在恒力或變力作用下，物體做直線或曲線運動均物體做直線或曲線運動均適用適用應用應用方法方法要考慮運動過程的每一個要考慮運動過程的每一個細節(jié)，結合運動學公式解細節(jié)，結合運動學公式解題題只考慮

14、各力的做功情況及只考慮各力的做功情況及初、末狀態(tài)的動能初、末狀態(tài)的動能運算運算方法方法矢量運算矢量運算代數運算代數運算兩種思路對比可以看出應用動能定理解題不涉及兩種思路對比可以看出應用動能定理解題不涉及加速度、時間，不涉及矢量運算，運算簡單不易加速度、時間，不涉及矢量運算，運算簡單不易出錯出錯特別提醒：有些問題，用牛頓第二定律和運動學特別提醒：有些問題，用牛頓第二定律和運動學知識可以求解，用動能定理也可以求解，但由于知識可以求解，用動能定理也可以求解，但由于應用動能定理時不需要考慮運動過程中的一些細應用動能定理時不需要考慮運動過程中的一些細節(jié)，所以用動能定理求解更簡潔一些節(jié)，所以用動能定理求解

15、更簡潔一些即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2(單項選擇單項選擇)如圖如圖433所示，光滑水平桌面所示，光滑水平桌面上開一個光滑小孔，從孔中穿一根細繩，繩一端上開一個光滑小孔，從孔中穿一根細繩，繩一端系一個小球，另一端用力系一個小球，另一端用力F1向下拉，以維持小球向下拉，以維持小球在光滑水平面上做半徑為在光滑水平面上做半徑為R1的勻速圓周運動今的勻速圓周運動今改變拉力，當大小變?yōu)楦淖兝?，當大小變?yōu)镕2時，小球仍在水平桌面時，小球仍在水平桌面上做勻速圓周運動，但半徑變?yōu)樯献鰟蛩賵A周運動，但半徑變?yōu)镽2.則小球運動半則小球運動半徑由徑由R1變?yōu)樽優(yōu)镽2過程中，拉力對小球做

16、的功是過程中，拉力對小球做的功是()圖圖433課堂互動講練課堂互動講練探究外力做功與物體動能的變化探究外力做功與物體動能的變化類型一類型一 在在“探究外力做功與物體動能的變化的實探究外力做功與物體動能的變化的實驗中，已知打點計時器所用的電源的頻率為驗中，已知打點計時器所用的電源的頻率為50 Hz，查得當地的重力加速度，查得當地的重力加速度g9.80 m/s2，測得，測得所用的重物的質量為所用的重物的質量為1.00 kg.實驗中得到一條點實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，如圖跡清晰的紙帶，如圖434，把第一個點記作，把第一個點記作O，另選連續(xù)的四個點，另選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的作為測量

17、的點，經測量知道點，經測量知道A、B、C、D各點到各點到O點的距離點的距離分別分別是是62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根據根據以上數據，可知重物由以上數據，可知重物由O點運動到點運動到C點，重力做點，重力做的功為的功為_J，動能的增加量等于，動能的增加量等于_J(取三位有效數字取三位有效數字)結論是在誤差允許的范圍內結論是在誤差允許的范圍內_圖圖434【答案】【答案】7.627.57重力做的功等于物體重力做的功等于物體增加的動能增加的動能【方法總結】根據勻變速直線運動某段時【方法總結】根據勻變速直線運動某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，間內的平

18、均速度等于中間時刻的瞬時速度，因而，紙帶上某點的瞬時速度就等于該點前因而，紙帶上某點的瞬時速度就等于該點前后相鄰兩點間的平均速度后相鄰兩點間的平均速度 如圖如圖435所示，將質量所示，將質量m2 kg的一塊的一塊石頭從離地面石頭從離地面H2 m高處由靜止開始釋放，落入高處由靜止開始釋放，落入泥潭并陷入泥中泥潭并陷入泥中h5 cm深處，深處，不計空氣阻力求泥對石頭不計空氣阻力求泥對石頭的平均阻力的平均阻力(g取取10 m/s2)動能定理的應用動能定理的應用類型二類型二圖圖435【答案】【答案】820 N【方法總結】應用動能定理解決問題的五個步驟【方法總結】應用動能定理解決問題的五個步驟(1)明確

19、研究對象和研究過程明確研究對象和研究過程(2)明確題設條件和已知量、未知量、待求量明確題設條件和已知量、未知量、待求量(3)分析研究對象在對應的研究過程中的受力情況分析研究對象在對應的研究過程中的受力情況及各力對物體做功情況，寫出各力做功的表達式并及各力對物體做功情況，寫出各力做功的表達式并求其代數和求其代數和(4)明確研究對象在對應研究過程中的初、末狀態(tài)明確研究對象在對應研究過程中的初、末狀態(tài)(5)由動能定理的由動能定理的W合合Ek2Ek1列式求解未知量列式求解未知量 如圖如圖436所示，質量為所示，質量為m的物體置于光的物體置于光滑的水平面上，用一根繩子一端固定在物體上，滑的水平面上，用一

20、根繩子一端固定在物體上，另一端通過定滑輪，以恒定速另一端通過定滑輪，以恒定速率率v0拉繩子，物體由靜止開始拉繩子，物體由靜止開始運動，當繩子與水平方向夾運動，當繩子與水平方向夾角角45時，繩中張力對物時，繩中張力對物體做的功是多少？體做的功是多少？應用動能定理求變力做功應用動能定理求變力做功類型三類型三圖圖436【答案】【答案】mv【方法總結】對變力做功直接應用功的公式無【方法總結】對變力做功直接應用功的公式無法求解，而應用動能定理非常方便，動能定理可法求解，而應用動能定理非常方便，動能定理可以求解變力做功的問題以求解變力做功的問題 如圖如圖437所示，軌道的兩端翹起，中間所示，軌道的兩端翹起

21、，中間平直，平直部分長平直，平直部分長s0.2 m，動摩擦因數，動摩擦因數0.10，兩端翹起的部分是光滑的，設一物體從距平直，兩端翹起的部分是光滑的，設一物體從距平直部分高部分高h1.0 m處由靜止沿軌道滑下，則物體在處由靜止沿軌道滑下，則物體在平直軌道上運動所通過的總路程是多少？平直軌道上運動所通過的總路程是多少？全程法應用動能定理全程法應用動能定理類型四類型四圖圖437【思路點撥】對于一些復雜的物理過程，尤其【思路點撥】對于一些復雜的物理過程，尤其是涉及非勻變速直線運動的過程，應用牛頓運動是涉及非勻變速直線運動的過程，應用牛頓運動定律很難解決，而動能定理由于不涉及中間過程定律很難解決，而動能定理由于不涉及中間過程，所以在全過程中應用動能定理更簡捷，所以在全過程中應用動能定理更簡捷【自主解答】物體從左側彎曲軌道滑下，通過【