探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系

第四章第三節(jié)探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系【知識(shí)回憶】做功過(guò)程的實(shí)質(zhì)是的過(guò)程；重力勢(shì)能的變化是引起的；彈性勢(shì)能的變化是引起的。

能量變化那么：⑴物體動(dòng)能的變化是由什么力做功引起的？⑵動(dòng)能的變化在數(shù)值上是否也等于某個(gè)力做的功？由重力做功由彈力做功一運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能,在有外力對(duì)它做功時(shí),物體的動(dòng)能會(huì)發(fā)生變化嗎？例1、一架飛機(jī)在牽引力的作用下〔不計(jì)空氣阻力〕，在飛機(jī)起跑道上加速運(yùn)動(dòng)牽引力對(duì)飛機(jī)做正功，飛機(jī)的動(dòng)能將怎樣變化？越來(lái)越大例2、在粗糙水平面上滑行的物體，克服摩擦力做功摩擦力對(duì)物體做負(fù)功，物體的動(dòng)能又將怎樣變化？越來(lái)越小做功與物體動(dòng)能的變化之間有什么定量關(guān)系呢？提出問(wèn)題〔一〕實(shí)驗(yàn)研究◤實(shí)驗(yàn)與探究◢1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究外力做功與物體動(dòng)能變化的定量關(guān)系2、實(shí)驗(yàn)方法:利用物體由靜止自由下落時(shí),探究重力做功與動(dòng)能的變化的關(guān)系.3、實(shí)驗(yàn)器材:電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶重錘鐵架臺(tái)夾子刻度尺研究做功和動(dòng)能的關(guān)系，實(shí)際上就是研究力、位移、質(zhì)量和速度的關(guān)系，假設(shè)利用物體的自由下落來(lái)研究，需要測(cè)物體的重力和質(zhì)量嗎？位移怎么測(cè)？速度怎么測(cè)？

位移用刻度尺直接測(cè)量，速度可用中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度測(cè)得4、實(shí)驗(yàn)步驟：(1)固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；(2)放好紙帶；(3)先接通電源,后松開紙帶,讓重錘自由下落。

接交流電源打點(diǎn)計(jì)時(shí)器夾子重物紙帶〔4〕重復(fù)屢次，挑選點(diǎn)清晰的紙帶;從某點(diǎn)開始在計(jì)數(shù)點(diǎn)上依次標(biāo)上0、1、2、3……并以此測(cè)出各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離:h01、h02、h03、h04、h05……012534hABAB012534選擇下落過(guò)程A、B兩點(diǎn)，計(jì)算出兩點(diǎn)的高度差hAB和A、B兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度VA、VB，重力做功:WG=mghAB動(dòng)能的變化:

比較WG與ΔEK的大小6、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表格：數(shù)據(jù)處理012534——在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，外力做的功等于物體動(dòng)能的改變。即：【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】本實(shí)驗(yàn)中誤差的主要來(lái)源是什么？思考造本錢實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因——摩擦力所以:重力做的功總是略大于重錘動(dòng)能的增量質(zhì)量為1kg物體，做自由落體運(yùn)動(dòng)。物體從第1s末到第3s末這一過(guò)程中。〔1〕第1s末的速度〔2〕第3s末的速度〔3〕第1s末到第3s末下落的高度動(dòng)能動(dòng)能〔4〕第1s末到第3s末合力做的功〔5〕第1s末到第3s末動(dòng)能的變化量質(zhì)量為m的物體，在一恒定拉力F的作用下，以速度v1開始沿水平面運(yùn)動(dòng)，經(jīng)位移s后速度增加到v2，物體與水平面之間的摩擦力恒為f，試導(dǎo)出外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。即：W=EK2－EK1=△EK【理論分析與論證】動(dòng)能定理——合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。即：W=EK2－EK1=△EK△Ek是物體動(dòng)能的變化〔量〕當(dāng)△Ek＞0時(shí),動(dòng)能增加,當(dāng)△Ek＜0時(shí),動(dòng)能減少。亦稱動(dòng)能的增量物理意義：指出了外力對(duì)物體所做的總功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，也就是說(shuō)，物體動(dòng)能變化的大小由做功的多少來(lái)衡量?！咎貏e說(shuō)明】1、W為合外力所做的總功；2、動(dòng)能定理適用于物體的直線或曲線運(yùn)動(dòng)；適用于恒力做功，也適用于變力做功，不考慮全過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和狀態(tài)變化細(xì)節(jié)；3、動(dòng)能定理的計(jì)算式為標(biāo)量式；4、式中的位移、速度都是相對(duì)于同一參考系的。5、△EK=EK2－EK1為末狀態(tài)的動(dòng)能與初狀態(tài)的動(dòng)能之差，而與物體運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程無(wú)關(guān)?！纠}】質(zhì)量為m的物體在水平恒力的作用下，由靜止開始前進(jìn)s1后撤去力F，物體與水平面間的摩擦力恒為f，求物體從開始運(yùn)動(dòng)到最終停止共發(fā)生了多大的位移？【解法一】牛頓第二定律+運(yùn)動(dòng)學(xué)公式【解法二】分段應(yīng)用動(dòng)能定理【解法三】整體應(yīng)用動(dòng)能定理【答案】【應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟】1、確定研究對(duì)象，明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程；2、分析物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力情況，明確各個(gè)力是否做功，是正功還是負(fù)功；3、明確起始〔初〕狀態(tài)和終了〔末〕狀態(tài)的動(dòng)能〔可分段、亦可對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程〕4、根據(jù)動(dòng)能定理列方程：【例題】汽車以速度v=10m/s在水平路面上行駛，車與路面的摩擦因數(shù)為0.4，問(wèn)汽車剎車后汽車還能運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)？〔g=10m/s2)【答案】12.5m【解法一】牛頓第二定律+運(yùn)動(dòng)學(xué)公式【解法二】應(yīng)用動(dòng)能定理【例題】質(zhì)量為m=5kg的小球，從高H=5m的位置自靜止落下，掉入沙中并陷入h=0.25m，求小球在沙中所受到沙子的平均阻力？〔g=10m/s2)【方法一】分過(guò)程進(jìn)行【方法二】設(shè)球在沙中受到的阻力為f，對(duì)整個(gè)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理有：【例題】從高為h處水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m的小球，落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)水平距離為s，求拋球時(shí)人對(duì)小球做的功?！敬鸢浮啃〗Y(jié)：1、動(dòng)能定理內(nèi)容：2、表達(dá)式：合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。注：動(dòng)能定理不僅適用恒力做功和直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也適用變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)4、實(shí)驗(yàn)步驟：(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝在鐵架臺(tái)上。(2)把紙帶的一端固定在重錘上,另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,用手豎直提起紙帶使重錘?？吭谟?jì)時(shí)器附近。(3)接通電源,松開紙帶,讓重錘自由下落。

接交流電源打點(diǎn)計(jì)時(shí)器夾子重物紙帶動(dòng)能定理——合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。即：W=EK