粵教版高中物理必修二課件：《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》

1、4.3 4.3 探究外力做功與物探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系體動(dòng)能變化的關(guān)系 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 知識(shí)回顧：知識(shí)回顧：1、如何理解功能關(guān)系？、如何理解功能關(guān)系？2、怎樣理解、怎樣理解“功是能量轉(zhuǎn)化的量度功是能量轉(zhuǎn)化的量度”？3、什么叫動(dòng)能？物體的動(dòng)能大小與哪些因素、什么叫動(dòng)能？物體的動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)？有關(guān)？4、動(dòng)能的表達(dá)式是怎樣的？、動(dòng)能的表達(dá)式是怎樣的？表達(dá)式中的速度是指平均速度還是瞬時(shí)速度？表達(dá)式中的速度是指平均速度還是瞬時(shí)速度？5、怎樣計(jì)算重力所做的功？、怎樣計(jì)算重力所做的功？ 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做

2、功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 “陸戰(zhàn)之王陸戰(zhàn)之王”新新“殺手殺手”：“動(dòng)能導(dǎo)彈動(dòng)能導(dǎo)彈”亮亮相美軍相美軍 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 美軍的美軍的“動(dòng)能導(dǎo)彈動(dòng)能導(dǎo)彈” 速度達(dá)到了速度達(dá)到了1524m/s，彈頭不采用炸藥和引信，只裝備一枚硬度極高彈頭不采用炸藥和引信，只裝備一枚硬度極高的的“鎢長(zhǎng)桿穿透器鎢長(zhǎng)桿穿透器”。從發(fā)射到擊中目標(biāo)的飛。從發(fā)射到擊中目標(biāo)的飛行時(shí)間在行時(shí)間在5秒鐘秒鐘之內(nèi)。能夠穿透目前所有的裝之內(nèi)。能夠穿透目前所有的裝甲系統(tǒng)。甲系統(tǒng)。 從科學(xué)的意義上講，動(dòng)能導(dǎo)彈原理并不復(fù)從科學(xué)的意義上講，動(dòng)能導(dǎo)彈原理并不復(fù)雜，如同隕石能擊穿地球表面的石頭，

3、只不過(guò)雜，如同隕石能擊穿地球表面的石頭，只不過(guò)因?yàn)閯?dòng)能很大而已！因?yàn)閯?dòng)能很大而已！ 那么，怎樣獲得很大的動(dòng)能呢？那么，怎樣獲得很大的動(dòng)能呢？ 動(dòng)能的變化和做功有什么樣的定量關(guān)系呢？動(dòng)能的變化和做功有什么樣的定量關(guān)系呢？ 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 1、出站的列車，速度越來(lái)越快，它的動(dòng)能為什、出站的列車，速度越來(lái)越快，它的動(dòng)能為什么增加？么增加？2、進(jìn)站的列車，速度越來(lái)越慢，它的動(dòng)能為什、進(jìn)站的列車，速度越來(lái)越慢，它的動(dòng)能為什么減少？么減少？從做功的角度談一談以下問(wèn)題：從做功的角度談一談以下問(wèn)題：3、勻速行駛的列車，它的動(dòng)能為什么不變？、勻速行駛的列車

4、，它的動(dòng)能為什么不變？想一想想一想動(dòng)能的變化應(yīng)該是由什么力的功決定的？動(dòng)能的變化應(yīng)該是由什么力的功決定的？ 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 猜一猜猜一猜 物體動(dòng)能的變化與合外力對(duì)它做的功可能物體動(dòng)能的變化與合外力對(duì)它做的功可能存在什么樣的定量關(guān)系？存在什么樣的定量關(guān)系？實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?探究合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系？探究合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系？ 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)籌劃實(shí)驗(yàn)籌劃1、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量？、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些物理量？2、有哪幾個(gè)物理量會(huì)很難測(cè)量？、有哪幾個(gè)物理量會(huì)很難測(cè)量

5、？3、怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究？、怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行研究？實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)中重力利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)中重力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系？做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系？ 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)1、重力做功：、重力做功：2、動(dòng)能的變化：、動(dòng)能的變化：3、質(zhì)量、質(zhì)量m不用測(cè)量不用測(cè)量mghWG h用刻度尺測(cè)量用刻度尺測(cè)量2kmv21E v用用 計(jì)算計(jì)算 2Tssvv212t 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)器

6、材實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、鐵架臺(tái)、刻度尺打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、鐵架臺(tái)、刻度尺1、把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按裝在鐵架臺(tái)上。、把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按裝在鐵架臺(tái)上。2、把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一、把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一 端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎提起紙帶使重端穿過(guò)計(jì)時(shí)器的限位孔，用手豎提起紙帶使重錘?？吭谟?jì)時(shí)器附近。錘?？吭谟?jì)時(shí)器附近。3、接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落。、接通電源，松開(kāi)紙帶，讓重錘自由下落。4、重復(fù)三次，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶使用。、重復(fù)三次，挑選點(diǎn)跡清晰的紙帶使用。 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 43 探究外力做功與物

7、體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 數(shù)據(jù)及計(jì)算數(shù)據(jù)及計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(O C)0.304m0.7800.305m3.11(0 B)0.171m0.5850.172m1.75(O A)動(dòng)能增量動(dòng)能增量Ek(J)末速度末速度v(ms-1)重力做功重力做功W(J)下落距離下落距離h(cm)過(guò)程過(guò)程4.87設(shè)重錘質(zhì)量為設(shè)重錘質(zhì)量為m mOACB1.753.114.870.77在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為外力對(duì)在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為外力對(duì)物體所做物體所做的功等于物體動(dòng)能的的功等于物體動(dòng)能的變化。 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 誤差分析

8、誤差分析1、本實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源是什么？、本實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源是什么？2、為什么重力做的功總是略大于重錘動(dòng)能的、為什么重力做的功總是略大于重錘動(dòng)能的增量？增量？ 計(jì)算時(shí)所選的計(jì)數(shù)點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離紙帶上的計(jì)算時(shí)所選的計(jì)數(shù)點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離紙帶上的第一點(diǎn)，以減小測(cè)量和計(jì)算的誤差。第一點(diǎn)，以減小測(cè)量和計(jì)算的誤差。另外要注意：另外要注意： 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 理論推導(dǎo)一理論推導(dǎo)一 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的物體，在一恒定拉力的物體，在一恒定拉力F作用下，沿光滑的水平面以速度作用下，沿光滑的水平面以速度v1開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)位移經(jīng)位移s

9、后速度增加到后速度增加到 v2，你能否根據(jù)牛頓第二，你能否根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出合外力所做的功與物體動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出合外力所做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系？能變化的關(guān)系？v1v2FsFm 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 合外力對(duì)物體做的功：合外力對(duì)物體做的功：FsW 根據(jù)牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第二定律：maF 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：as2vv2122 變形得：變形得：a2vvs2122 聯(lián)立各式得：聯(lián)立各式得：21222122mv21mv21a2vvmaW 即：即：2122mv21mv21W 合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。合外

10、力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 理論推導(dǎo)二理論推導(dǎo)二 上題中，如物體還受一恒定的摩擦力上題中，如物體還受一恒定的摩擦力f作用，作用，合外力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的變化又有什合外力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的變化又有什么關(guān)系？么關(guān)系？ W=Fsfs 即即W =avvs22122 2122212221212mvmvavvmaW 2122mv21mv21 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 理論推導(dǎo)二理論推導(dǎo)二 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 動(dòng)能

11、定理動(dòng)能定理1、內(nèi)容、內(nèi)容合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。2、公式、公式2122mv21mv21W 1k2kEEW 3、說(shuō)明、說(shuō)明、當(dāng)合外力對(duì)物體做正功時(shí)，、當(dāng)合外力對(duì)物體做正功時(shí)，W0，Ek2Ek1，動(dòng)能增加；當(dāng)合外力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，動(dòng)能增加；當(dāng)合外力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，W0，Ek2Ek1，動(dòng)能減小。，動(dòng)能減小。、W表示合力的功，表示合力的功， Ek1、Ek2分別表示物體在分別表示物體在初、末狀態(tài)的動(dòng)能。初、末狀態(tài)的動(dòng)能。 Ek1、Ek2的位置不能交換！的位置不能交換！或者或者 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系

12、 例例1、一架飛機(jī)，質(zhì)量、一架飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0103Kg，起飛過(guò)程，起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑行的路程為中從靜止開(kāi)始滑行的路程為S=5.3102m時(shí)，達(dá)時(shí)，達(dá)到起飛速度到起飛速度v=60m/s。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是重量的均阻力是重量的0.02倍，求飛機(jī)受到的牽引力倍，求飛機(jī)受到的牽引力?由由(F-f)s=mV2/2得得 1.7104N 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 動(dòng)能定理解題的基本步驟：動(dòng)能定理解題的基本步驟：1、選取研究對(duì)象和過(guò)程。、選取研究對(duì)象和過(guò)程。2、分析各力做功的情況并求出總功。、分析各力做功的情況并求出總

13、功。（受力分析）（受力分析）3、確定初、末狀態(tài)的動(dòng)能。、確定初、末狀態(tài)的動(dòng)能。（運(yùn)動(dòng)分析）（運(yùn)動(dòng)分析）4、用動(dòng)能定理列方程求解。、用動(dòng)能定理列方程求解。提示：提示： 動(dòng)能定理不僅適用于恒力做功，也適用于動(dòng)能定理不僅適用于恒力做功，也適用于變力做功；不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲變力做功；不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。線運(yùn)動(dòng)。 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 例例2：如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平恒力的物體在水平恒力F的作用下，由靜止開(kāi)始前進(jìn)的作用下，由靜止開(kāi)始前進(jìn)s1后撤去后撤去F，物體與，物體與水平面的摩擦力為水平面的摩擦力為f

14、，物體從開(kāi)始到最終停止運(yùn)，物體從開(kāi)始到最終停止運(yùn)動(dòng)的位移是多少？動(dòng)的位移是多少？Ffs1svf123方法一：分段法方法一：分段法解：根據(jù)動(dòng)能定理，物體從狀態(tài)解：根據(jù)動(dòng)能定理，物體從狀態(tài)1至狀態(tài)至狀態(tài)2過(guò)程，過(guò)程，有有 （Ff）s1=mv2/2 0 物體從狀態(tài)物體從狀態(tài)2至狀態(tài)至狀態(tài)3過(guò)程，過(guò)程，有有 f(s s1）= 0 mv2/2 聯(lián)立聯(lián)立、得得 Fs1 fs=0 即即s=Fs1/f方法二：整體法方法二：整體法解：全程運(yùn)用動(dòng)能定理列方程：解：全程運(yùn)用動(dòng)能定理列方程： Fs1 fs=0 得：得：s=Fs1/f小結(jié)：優(yōu)先使用整體法練習(xí)練習(xí)1： 物體從高出地面物體從高出地面H處自由落下，不計(jì)空氣阻

15、力，處自由落下，不計(jì)空氣阻力，落至地面掉入沙坑落至地面掉入沙坑h停止，求物體在沙坑中受到的平均停止，求物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？阻力是其重力的多少倍？Hh解法一：分段法解法一：分段法自開(kāi)始下落至與沙坑接觸前：自開(kāi)始下落至與沙坑接觸前： mgH=mv2/20 接觸沙坑至靜止：接觸沙坑至靜止：（mgF）h=0mV2/2 聯(lián)立得：聯(lián)立得：F/mg=（Hh）/h解法二：整體法解法二：整體法從開(kāi)始下落至最終靜止：從開(kāi)始下落至最終靜止：mg（Hh）Fh=0解得：解得：F/mg=（Hh）/h 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 1、一個(gè)物體沿著高低不平的

16、曲面做勻速率運(yùn)、一個(gè)物體沿著高低不平的曲面做勻速率運(yùn)動(dòng)，在下面幾種說(shuō)法中，正確的是：動(dòng)，在下面幾種說(shuō)法中，正確的是：( )A、動(dòng)力做的功為零、動(dòng)力做的功為零 B、阻力做的功為零、阻力做的功為零 C、動(dòng)力做功與阻力做功的代數(shù)和為零、動(dòng)力做功與阻力做功的代數(shù)和為零 D、合力做的功為零、合力做的功為零 C D練習(xí)練習(xí) 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 2、關(guān)于做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系、關(guān)于做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系,不正確的是不正確的是( )A、只有只有動(dòng)力對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能增加動(dòng)力對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能增加 B、只有只有物體克服阻力做功，它的動(dòng)能減少物體克服

17、阻力做功，它的動(dòng)能減少C、外力對(duì)物體做功的代數(shù)和等于物體的末動(dòng)能、外力對(duì)物體做功的代數(shù)和等于物體的末動(dòng)能 與初動(dòng)能之差與初動(dòng)能之差 D、動(dòng)力和阻力都對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能一定、動(dòng)力和阻力都對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能一定 變化變化D 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 4、某人用手將、某人用手將1kg的物體由靜止向上提起的物體由靜止向上提起1m，這時(shí)物體的速度為這時(shí)物體的速度為2m/s，則手對(duì)物體做的功是，則手對(duì)物體做的功是 _3、一物體在外力的作用下速度由零達(dá)到、一物體在外力的作用下速度由零達(dá)到v，做，做功為功為W1；另一物體速度由；另一物體速度由v變到變到2v

18、，做功為，做功為W2，則，則W1 W2=_1：312 J 43 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 5、下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、合外力做、下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、合外力做功和功能變化的關(guān)系正確的是：功和功能變化的關(guān)系正確的是：( )A、如果物體所受的合外力為零，那么，合外、如果物體所受的合外力為零，那么，合外力對(duì)物體做的功一定為零力對(duì)物體做的功一定為零B、如果合外力對(duì)物體所做的功為零，則合外、如果合外力對(duì)物體所做的功為零，則合外力一定為零力一定為零C、物體在合外力作用下作變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一、物體在合外力作用下作變速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一定變化定變化 D、物體的動(dòng)能不變，所受的合外力必定為零、物體的動(dòng)能不變，所受的合外力必定為零A6、下列說(shuō)法正確的是、下列說(shuō)法正確的是（ ）A、合力對(duì)物體做的功越多，物體的動(dòng)能就越大、合力對(duì)物體做的功越多，物體的動(dòng)能就越大B、外力對(duì)物體做功的代數(shù)和等于物體末動(dòng)能與、外力對(duì)物體做功的代數(shù)和等于物體末動(dòng)能與 初動(dòng)能之差。初動(dòng)能之差。C、物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力一定不做功。、物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力一定不做功。D、物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受的合力不為零，則它的動(dòng)、物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受的合力不為零，則它的動(dòng) 能一定變化。能一定變化。E、