2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 機械能和能源 第三節(jié) 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系課件 粵教版必修2.ppt

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第三節(jié)探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,第四章機械能和能源,內(nèi)容索引,,自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實基礎(chǔ),重點探究啟迪思維探究重點,達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),1.推導(dǎo)：合力對物體所做功與動能變化的關(guān)系.如圖1所示，質(zhì)量為m的物體，在一恒定拉力F作用下，以初速度v1開始沿水平面運動，經(jīng)位移s后速度增加到v2，已知物體與水平面的摩擦力恒為f.(1)外力做的總功：W＝.(2)由牛頓第二定律得：F－f＝.(3)由運動學(xué)公式得：s＝.由以上式子求得：W＝.,動能定理,圖1,(F－f)s,ma,2.內(nèi)容：合力對物體所做的功等于.3.表達(dá)式：W＝.4.適用范圍：既適用于恒力做功，也適用于.既適用于直線運動，也適用于.,物體動能的變化,變力做功,曲線運動,Ek2－Ek1,答案,即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)合外力為零，物體的動能一定不會變化.()(2)合外力不為零，物體的動能一定會變化.()(3)物體動能增加，則它的合外力一定做正功.()(4)合外力對物體做負(fù)功，物體的動能可能不變.(),√,,√,,2.在光滑水平面上，質(zhì)量為2kg的物體以2m/s的速度向東運動，若對它施加一向西的力F使它停下來，則該外力對物體做的功是______.,答案,－4J,解析,重點探究,,一、動能定理的理解,(2)W表示這個過程中合力做的功，它等于各力做功的代數(shù)和.,2.物理意義：動能定理指出了合外力對物體所做的總功與物體動能變化之間的關(guān)系，即：若合外力做正功，物體的動能增加，若合外力做負(fù)功，物體的動能減小，做了多少功，動能就變化多少.3.實質(zhì)：動能定理從能量變化的角度反映了力改變運動的狀態(tài)時，在空間上的累積效果.,例1下列關(guān)于運動物體的合外力做功和動能、速度變化的關(guān)系，正確的是A.物體做變速運動，合外力一定不為零，動能一定變化B.若合外力對物體做功為零，則合外力一定為零C.物體的合外力做功，它的速度大小一定發(fā)生變化D.物體的動能不變，所受的合外力必定為零,答案,解析,√,解析力是改變物體速度的原因，物體做變速運動時，合外力一定不為零，但合外力不為零時，做功可能為零，動能可能不變，A、B錯誤.物體的合外力做功，它的動能一定變化，速度大小也一定變化，C正確.物體的動能不變，所受合外力做功一定為零，但合外力不一定為零，D錯誤.,1.動能定理應(yīng)用中的研究對象一般為單個物體.2.動能定理的研究過程既可以是運動過程中的某一階段，也可以是運動全過程.3.通常情況下，某問題若涉及時間或過程的細(xì)節(jié)，要用牛頓運動定律去解決；某問題若不考慮具體細(xì)節(jié)、狀態(tài)或時間，如物體做曲線運動、受力為變力等情況，一般要用動能定理去解決.,,二、動能定理的簡單應(yīng)用,4.應(yīng)用動能定理解題的步驟：(1)確定研究對象和研究過程(研究對象一般為單個物體或相對靜止的物體組成的系統(tǒng)).(2)對研究對象進(jìn)行受力分析(注意哪些力做功或不做功).(3)確定合外力對物體做的功(注意功的正負(fù)).(4)確定物體的初、末動能(注意動能增量是末動能減初動能).(5)根據(jù)動能定理列式、求解.,例2如圖2所示，物體在離斜面底端5m處由靜止開始下滑，然后滑上與斜面平滑連接的水平面，若物體與斜面及水平面的動摩擦因數(shù)均為0.4，斜面傾角為37.求物體能在水平面上滑行的距離.(sin37＝0.6，cos37＝0.8),答案,答案3.5m,圖2,解析,解析對物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示.,方法一分過程列方程：設(shè)物體滑到斜面底端時的速度為v，物體下滑階段FN1＝mgcos37，故f1＝μFN1＝μmgcos37.,設(shè)物體在水平面上滑行的距離為s2，摩擦力f2＝μFN2＝μmg,由以上各式可得s2＝3.5m.方法二全過程列方程：mgs1sin37－μmgcos37s1－μmgs2＝0得：s2＝3.5m.,針對訓(xùn)練如圖3所示，物體從高h(yuǎn)的斜面頂端A由靜止滑下，到斜面底端后又沿水平面運動到C點而停止.要使這個物體從C點沿原路返回到A，則在C點處物體應(yīng)具有的速度大小至少是,圖3,答案,解析,√,例3如圖4所示，AB段為粗糙水平面軌道，BC段是固定于豎直平面內(nèi)的光滑半圓形導(dǎo)軌，半徑為R.一質(zhì)量為m的滑塊靜止在A點，在水平恒力F作用下從A點向右運動，當(dāng)運動至B點時，撤去恒力F，滑塊沿半圓形軌道向上運動恰能通過最高點C.已知滑塊與水平軌道間的滑動摩擦力f＝，水平恒力F＝.求：(1)滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ；,答案,圖4,答案0.25,解析滑塊在水平軌道上運動時，,解析,(2)滑塊運動至C點的速度大小vC；,答案,解析,(3)水平軌道AB的長度L.,答案,解析,答案10R,解析滑塊從A到C的過程，運用動能定理得：,解得：L＝10R.,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,1.(對動能定理的理解)有一質(zhì)量為m的木塊，從半徑為r的圓弧曲面上的a點滑向b點，如圖5所示.如果由于摩擦使木塊的運動速率保持不變，則以下敘述正確的是A.木塊所受的合外力為零B.因木塊所受的力都不對其做功，所以合外力做的功為零C.重力和摩擦力的合力做的功為零D.重力和摩擦力的合力為零,答案,解析,4,√,圖5,解析木塊做曲線運動，速度方向變化，加速度不為零，故合外力不為零，A錯；速率不變，動能不變，由動能定理知，合外力做的功為零，而支持力始終不做功，重力做正功，所以重力做的功與摩擦力做的功的代數(shù)和為零，但重力和摩擦力的合力不為零，C對，B、D錯.,1,2,3,4,2.(動能定理的應(yīng)用)(多選)甲、乙兩個質(zhì)量相同的物體，用相同的力F分別拉著它們在水平面上從靜止開始運動相同的距離s.如圖6所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，則下列關(guān)于力F對甲、乙兩物體做的功和甲、乙兩物體獲得的動能的說法中正確的是A.力F對甲物體做功多B.力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多C.甲物體獲得的動能比乙大D.甲、乙兩個物體獲得的動能相同,答案,解析,1,2,3,4,√,圖6,√,解析由W＝Fs可知，兩種情況下力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多，A錯誤，B正確；根據(jù)動能定理，對甲有Fs＝Ek1，對乙有Fs－fs＝Ek2，可知Ek1＞Ek2，即甲物體獲得的動能比乙大，C正確，D錯誤.,1,2,3,4,3.(動能定理的應(yīng)用)一輛汽車以v1＝6m/s的速度沿水平路面行駛時，急剎車后能滑行s1＝3.6m，如果以v2＝8m/s的速度行駛，在同樣的路面上急剎車后滑行的距離s2應(yīng)為A.6.4mB.5.6mC.7.2mD.10.8m,√,答案,1,2,3,4,解析,解析急剎車后，車只受摩擦力的作用，且兩種情況下摩擦力的大小是相同的，汽車的末速度皆為零，故：,1,2,3,4,4.(動能定理的應(yīng)用)半徑R＝1m的圓弧軌道下端與一光滑水平軌道連接，水平軌道離地面高度h＝1m，如圖7所示，有一質(zhì)量m＝1.0kg的小滑塊自圓軌道最高點A由靜止開始滑下，經(jīng)過水平軌道末端B時速度為4m/s，滑塊最終落在地面上，g取10m/s2，試求：(1)不計空氣阻力，滑塊落在地面上時速度的大??；,答案,解析,1,2,3,4,圖7,答案6m/s,1,2,3,4,代入數(shù)據(jù)解得v＝6m/s.,(2)滑塊在軌道上滑行時克服摩擦力做的功.,答案,解析,1,2,3,4,答案2J,解析設(shè)滑塊在軌道上滑行時克服摩擦力做的功為Wf，,解得Wf＝2J.,