《探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系（43頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第三節(jié)探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,,課前自主學(xué)案,第三節(jié)探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,,,課標(biāo)定位,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.會用實(shí)驗(yàn)的方法來探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系，并能用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)動能定理 2理解動能定理的內(nèi)容，并能用動能定理分析、計(jì)算有關(guān)問題 重點(diǎn)難點(diǎn)：1.動能定理的應(yīng)用 2探究外力做功與動能變化之間的關(guān)系,課前自主學(xué)案,一、實(shí)驗(yàn)與探究 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客饬ψ龉εc物體動能變化的關(guān)系 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)，測出A、B兩點(diǎn)的高度差hAB和A、B兩點(diǎn)的速度vA、vB，則
2、重力做的功為WG________.,mghAB,動能變化為Ek_________________ 驗(yàn)證WG與Ek的關(guān)系 3實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(帶鐵夾)、 __________________、________、重物、紙帶、電源等 4實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按圖431把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺上，用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好,電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,刻度尺,圖431,(2)把紙帶的一端在重物上用夾子固定好，另一端穿過計(jì)時(shí)器限位孔，用手捏住紙帶上端提起紙帶使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 (3)先____________，后__________，讓重物自由下落 (4)重復(fù)幾次，得到35條打好點(diǎn)的紙帶 (5)在打好點(diǎn)的紙
3、帶中挑選點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后依次標(biāo)上1,2,3用刻度尺測出對應(yīng)下落高度h1、h2、h3.,接通電源,釋放紙帶,(6)應(yīng)用公式vn____________計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的即時(shí)速度v1、v2、v3. (7)計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的重力做的功_______和動能的增加量________，進(jìn)行比較(請自行設(shè)計(jì)表格進(jìn)行分析),mgh,5結(jié)論：合力對物體所做的功等于物體動能的變化 6實(shí)驗(yàn)誤差及注意事項(xiàng) (1)誤差產(chǎn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器和空氣的阻力，比較W與Ek關(guān)系時(shí)，W只計(jì)算重力做功，未考慮阻力做功，給實(shí)驗(yàn)帶來誤差 豎直固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，適當(dāng)增加重物的質(zhì)量來減小
4、相對誤差,(2)注意事項(xiàng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要豎直架穩(wěn)，使兩限位孔在同一豎直線上 釋放紙帶時(shí)，應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 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(shí)，應(yīng)從起點(diǎn)量起，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些，紙帶不宜過長,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的關(guān)系時(shí)，物體的質(zhì)量需不需要測量？為什么？,2結(jié)論：合力對物體所做的功等于物體動能的變化 三、動能定理 動能定理的內(nèi)容：合力對物體所做的功等于物體動能的變化 表達(dá)式：___________________. 式中Ek2表示物體的末態(tài)的動能，Ek1表示物體的初態(tài)的動能，W表示合外力所做的功當(dāng)外力對物體做正功時(shí)，物體的動能_
5、_______；當(dāng)外力對物體做負(fù)功時(shí)，物體的動能_________,WEk2Ek1,增加,減少,核心要點(diǎn)突破,一、對動能定理的理解 1動能定理反映了一種因果關(guān)系，即合力做功是物體動能變化的原因當(dāng)合力對物體做正功時(shí)W0，Ek2Ek10，Ek2Ek1，動能增加 特別提醒：動能只有正值，沒有負(fù)值，但動能的變化卻有正負(fù)“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的動能的變化量為正值，表示物體的動能增加了，對應(yīng)于合力對物體做正功；物體的變化量為負(fù)值，表示物體的動能減小了，對應(yīng)于合力對物體做負(fù)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，或者是可以看成單一物體的物體系 3
6、動能定理適用于物體的直線運(yùn)動，也適用于物體的曲線運(yùn)動；適用于恒力做功，也適用于變力做功，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，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(fù)即可用動能定理解題一般比用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求解簡便,4動能定理的計(jì)算式為標(biāo)量式，v為相對同一參考系的速度，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力對它做的總功 特別提醒：(1)動能定理只強(qiáng)調(diào)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，并不意味著在此過程中的各個(gè)時(shí)刻動能不變化 (2)物體所受合力不為零時(shí)，其動能不一定變化，比如合力方向始終與速度垂直時(shí)，動能就不會變化,即時(shí)應(yīng)用
7、(即時(shí)突破，小試牛刀) 1(單選)一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止開始向上提升1 m，這時(shí)物體的速度是2 m/s，則下列結(jié)論中錯(cuò)誤的是() A手對物體做功12 J B合力對物體做功12 J C合力對物體做功2 J D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 1適用條件：動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)動的情況下推導(dǎo)出來的，但是對于外力是變力或物體做曲線運(yùn)動，動能定理都成立 2優(yōu)越性：(1)對于變力作用或曲線運(yùn)動，動能定理提供了一種計(jì)算變力做功的簡便方法功的計(jì)算公式WFscos 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(gè)物體的動能變化
8、Ek與合外力對物體所做功具有等量代換關(guān)系，因此已知(或求出)物體的動能變化EkEk2Ek1，就可以間接求得變力做功,(2)與用牛頓定律解題的比較,兩種思路對比可以看出應(yīng)用動能定理解題不涉及加速度、時(shí)間，不涉及矢量運(yùn)算，運(yùn)算簡單不易出錯(cuò) 特別提醒：有些問題，用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識可以求解，用動能定理也可以求解，但由于應(yīng)用動能定理時(shí)不需要考慮運(yùn)動過程中的一些細(xì)節(jié)，所以用動能定理求解更簡潔一些,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 2(單選)如圖433所示，光滑水平桌面上開一個(gè)光滑小孔，從孔中穿一根細(xì)繩，繩一端系一個(gè)小球，另一端用力F1向下拉，以維持小球在光滑水平面上做半徑為R1的勻速圓周運(yùn)動今改變拉
9、力，當(dāng)大小變?yōu)镕2時(shí)，小球仍在水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動，但半徑變?yōu)镽2.則小球運(yùn)動半徑由R1變?yōu)镽2過程中，拉力對小球做的功是(),圖433,課堂互動講練,在“探究外力做功與物體動能的變化”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50 Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00 kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖434，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作為測量的點(diǎn)，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別,是62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)，重力做的功為
10、________J，動能的增加量等于________J(取三位有效數(shù)字)結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)________,圖434,【答案】7.627.57重力做的功等于物體增加的動能 【方法總結(jié)】根據(jù)勻變速直線運(yùn)動某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，因此，紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度就等于該點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,如圖435所示，將質(zhì)量m2 kg的一塊石頭從離地面H2 m高處由靜止開始釋放，落入泥潭并陷入泥中h5 cm深處， 不計(jì)空氣阻力求泥對石頭 的平均阻力(g取10 m/s2),圖435,【答案】820 N 【方法總結(jié)】應(yīng)用動能定理解決問題的五個(gè)步驟 (1)明確研究對象和研究過程 (2)明確
11、題設(shè)條件和已知量、未知量、待求量 (3)分析研究對象在對應(yīng)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(dá)式并求其代數(shù)和 (4)明確研究對象在對應(yīng)研究過程中的初、末狀態(tài) (5)由動能定理的W合Ek2Ek1列式求解未知量,如圖436所示，質(zhì)量為m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，另一端通過定滑輪，以恒定速 率v0拉繩子，物體由靜止開始 運(yùn)動，當(dāng)繩子與水平方向夾 角45時(shí)，繩中張力對物 體做的功是多少？,圖436,【答案】mv 【方法總結(jié)】對變力做功直接應(yīng)用功的公式無法求解，而應(yīng)用動能定理非常方便，動能定理可以求解變力做功的問題,如圖437所示，軌道的兩端翹起，中
12、間平直，平直部分長s0.2 m，動摩擦因數(shù)0.10，兩端翹起的部分是光滑的，設(shè)一物體從距平直部分高h(yuǎn)1.0 m處由靜止沿軌道滑下，則物體在平直軌道上運(yùn)動所通過的總路程是多少？,圖437,【思路點(diǎn)撥】對于一些復(fù)雜的物理過程，尤其是涉及非勻變速直線運(yùn)動的過程，應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律很難解決，而動能定理由于不涉及中間過程，所以在全過程中應(yīng)用動能定理更簡捷 【自主解答】物體從左側(cè)彎曲軌道滑下，通過平直軌道后滑上右側(cè)彎曲軌道，再從右側(cè)軌道下來，滑上左側(cè)軌道，這樣往復(fù)數(shù)次后，因平直軌道的摩擦作用，物體將停止在平直軌道上，選取,物體剛開始下滑至停止這一運(yùn)動過程來研究，物體的初動能Ek10，末動能Ek20，設(shè)物體的質(zhì)量為m，在平直軌道上運(yùn)動的總路程為s.則摩擦力做的功Wfmgs，重力做的功WGmgh，軌道的支持力不做功 【答案】10 m,圖438,解析：選D.物體從A到B所受彈力要發(fā)生變化，摩擦力大小也要隨之發(fā)生變化，所以求克服摩擦力做的功，不能直接用功的公式求得而在BC段克服摩擦力所做的功，可直接求得對從A到C全過程應(yīng)用動能定理即可求出在AB段克服摩擦力所做的功,設(shè)物體在AB段克服摩擦力所做的功為WAB，物體從A到C的全過程，根據(jù)動能定理有mgRWABmgR0 所以有WABmgRmgR(1)mgR.,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,
探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系
