高中物理 4-3《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

1、4.3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,知識回顧：,1、如何理解功能關(guān)系？,2、怎樣理解“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”？,3、什么叫動能？物體的動能大小與哪些因素有關(guān)？,4、動能的表達(dá)式是怎樣的？表達(dá)式中的速度是指平均速度還是瞬時速度？,5、怎樣計算重力所做的功？,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,“陸戰(zhàn)之王”新“殺手”：“動能導(dǎo)彈”亮相美軍,&

2、#167;4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,美軍的“動能導(dǎo)彈” 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的“鎢長桿穿透器”。從發(fā)射到擊中目標(biāo)的飛行時間在5秒鐘之內(nèi)。能夠穿透目前所有的裝甲系統(tǒng)。,從科學(xué)的意義上講，動能導(dǎo)彈原理并不復(fù)雜，如同隕石能擊穿地球表面的石頭，只不過因?yàn)閯幽芎艽蠖眩?那么，怎樣獲得很大的動能呢？ 動能的變化和做功有什么樣的定量關(guān)系呢？,§4

3、83;3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,1、出站的列車，速度越來越快，它的動能為什么增加？,2、進(jìn)站的列車，速度越來越慢，它的動能為什么減少？,從做功的角度談一談以下問題：,3、勻速行駛的列車，它的動能為什么不變？,想一想,動能的變化應(yīng)該是由什么力的功決定的？,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,猜一猜,物體動能的變化與合外力對它做的功可能存在什么樣的定量關(guān)系？,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究合外力做功與物體動能變化的關(guān)

4、系？,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)籌劃,1、實(shí)驗(yàn)需要測量哪些物理量？,2、有哪幾個物理量會很難測量？,3、怎樣設(shè)計一個最簡單的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行研究？,實(shí)驗(yàn)方法,利用打點(diǎn)計時器研究自由落體運(yùn)動中重力做功與物體動能變化的關(guān)系？,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù),1、重力做功：,2、動能的變化：,3、質(zhì)量m不用測量,——h用刻度尺測量,——v用

5、 計算,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)器材,打點(diǎn)計時器、紙帶、重錘、鐵架臺、刻度尺,1、把打點(diǎn)計時器按裝在鐵架臺上。,2、把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一 端穿過計時器的限位孔，用手豎提起紙帶使重錘?？吭谟嫊r器附近。,3、接通電源，松開紙帶，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。,§4·3 探究外力做功與物體

6、動能變化的關(guān)系,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,數(shù)據(jù)及計算,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：,,,,,Ⅲ(O C),0.304m,0.780,0.305m,3.11,Ⅱ(0 B),0.171m,0.585,0.172m,1.75,Ⅰ(O A),動能增量ΔEk(J),末速度v(ms-1),重力做功W(J),下落距離h(cm),過程,,,,,,,,,,,,,4.87,設(shè)重錘質(zhì)量為m,O,A,C,B,1.75,3.

7、11,4.87,0.77,,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,誤差分析,1、本實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差的主要來源是什么？,2、為什么重力做的功總是略大于重錘動能的增量？,計算時所選的計數(shù)點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離紙帶上的第一點(diǎn)，以減小測量和計算的誤差。,另外要注意：,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,理論推導(dǎo)一,如圖所示，質(zhì)量為m的物體，在一恒定拉力F作用下，沿光滑的水平面以速度v1開始運(yùn)動，經(jīng)位移s

8、后速度增加到 v2，你能否根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式導(dǎo)出合外力所做的功與物體動能變化的關(guān)系？,,,,,,,,,,,v1,v2,F,s,F,m,,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,合外力對物體做的功：,根據(jù)牛頓第二定律：,由運(yùn)動學(xué)公式：,變形得：,聯(lián)立各式得：,即：,合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,理論推導(dǎo)二,上題中，如物體還受一恒定

9、的摩擦力f作用，合外力對物體所做的功與物體動能的變化又有什么關(guān)系？,W=Fs－fs 即W =,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,理論推導(dǎo)二,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,動能定理,1、內(nèi)容,合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。,2、公式,3、說明,⑵、當(dāng)合外力對物體做正功時，W>0，Ek2>Ek1，動能增加；當(dāng)合外力對物體做負(fù)功時，W

10、<0，Ek2<Ek1，動能減小。,⑴、W表示合力的功， Ek1、Ek2分別表示物體在初、末狀態(tài)的動能。 Ek1、Ek2的位置不能交換！,或者,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,例1、一架飛機(jī)，質(zhì)量m=5.0×103Kg，起飛過程中從靜止開始滑行的路程為S=5.3×102m時，達(dá)到起飛速度v=60m/s。在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是重量的0.02倍，求飛機(jī)受到的牽引力?,由(

11、F-f)s=mV2/2得 1.7×104N,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,動能定理解題的基本步驟：,1、選取研究對象和過程。2、分析各力做功的情況并求出總功。（受力分析）3、確定初、末狀態(tài)的動能。（運(yùn)動分析）4、用動能定理列方程求解。,提示：,動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，也適用于曲線運(yùn)動。,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)

12、系,例2：如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下，由靜止開始前進(jìn)s1后撤去F，物體與水平面的摩擦力為f，物體從開始到最終停止運(yùn)動的位移是多少？,1,2,3,方法一：分段法解：根據(jù)動能定理，物體從狀態(tài)1至狀態(tài)2過程，有 （F－f）s1=mv2/2 －0 ①物體從狀態(tài)2至狀態(tài)3過程，有 －f(s －s1）= 0 － mv2/2 ②聯(lián)立①、②得 Fs1 －fs=0

13、 即s=Fs1/f,方法二：整體法解：全程運(yùn)用動能定理列方程： Fs1 －fs=0 得：s=Fs1/f,小結(jié)：優(yōu)先使用整體法,練習(xí)1： 物體從高出地面H處自由落下，不計空氣阻力，落至地面掉入沙坑h停止，求物體在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？,解法一：分段法,自開始下落至與沙坑接觸前： mgH=mv2/2－0 ⑴

14、接觸沙坑至靜止：（mg－F）h=0－mV2/2 ⑵ 聯(lián)立得：F/mg=（H＋h）/h,解法二：整體法,從開始下落至最終靜止：mg（H＋h）－Fh=0解得：F/mg=（H＋h）/h,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,1、一個物體沿著高低不平的曲面做勻速率運(yùn)動，在下面幾種說法中，正確的是：( )A、動力做的功為零 B、阻力做的功為零 C、動力做功

15、與阻力做功的代數(shù)和為零 D、合力做的功為零,C D,練習(xí),§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,2、關(guān)于做功和物體動能變化的關(guān)系,不正確的是( )A、只有動力對物體做功，物體的動能增加 B、只有物體克服阻力做功，它的動能減少C、外力對物體做功的代數(shù)和等于物體的末動能 與初動能之差 D、動力和阻力都對物體做功，物體的動能一

16、定 變化,D,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,4、某人用手將1kg的物體由靜止向上提起1m，這時物體的速度為2m/s，則手對物體做的功是 __________,3、一物體在外力的作用下速度由零達(dá)到v，做功為W1；另一物體速度由v變到2v，做功為W2，則W1∶W2=__________,1：3,12 J,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,5、下列關(guān)于運(yùn)動物體所受的

17、合外力、合外力做功和功能變化的關(guān)系正確的是：( )A、如果物體所受的合外力為零，那么，合外力對物體做的功一定為零B、如果合外力對物體所做的功為零，則合外力一定為零C、物體在合外力作用下作變速運(yùn)動，動能一定變化 D、物體的動能不變，所受的合外力必定為零,,A,6、下列說法正確的是（ ）A、合力對物體做的功越多，物體的動能就越大B、外力對物體做功的代數(shù)和等于物體末動能與

18、 初動能之差。C、物體作勻速圓周運(yùn)動時，合力一定不做功。D、物體運(yùn)動過程中受的合力不為零，則它的動 能一定變化。E、物體運(yùn)動過程中受的合力不為零，則它的速度一定 變化。,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,BCE,§4·3 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系,7、質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下，從靜止開始作直線運(yùn)動，則質(zhì)點(diǎn)的動能（