高中物理 第三节 探究外力做功与物体动能变化的关系课件 粤教版必修2.ppt

物理 必修2 粤教 第四章机械能和能源第三节探究外力做功与物体动能变化的关系 重点 实验探究动能定理以及动能定理的理解 难点 动能定理的应用 栏目链接 预习篇 1 探究动能定理的实验 落体法 如图甲所示 栏目链接 预习篇 1 目的 2 原理方法 物体做自由落体运动 下落过程中经过a b两点 设法测出a b两点的高度差hab和a b两点的速度va vb 计算此过程中重力做功wg 动能变化量为 ek 结果发现 物体在自由落体过程中 重力做的功 物体动能的增量 3 器材 纸带 铁架台 探究外力做功与物体动能改变的关系 mghab 等于 电火花式打点计时器 重锺 刻度尺 电源 栏目链接 4 步骤 按图连接好实验装置 把打点计时器与电源连接好 把纸带一端固定在重锤上 另一端穿过计时器的限位孔 用手 提起纸带 使重锤停靠在 先 等计时器正常工作后 再 重复几次 从打出的纸带中 挑选 的一条 在起始点标上o点 后面的依次标上a b c 用 测出到起点的间隔h1 h2 h3 预习篇 竖直 打点计时器的下方 接通电源 释放纸带 点迹清晰 刻度尺 栏目链接 预习篇 mg hb ha 栏目链接 预习篇 系统误差 重锤下落时需克服阻力 主要与限位孔的阻力 故wg必定略 ek 7 注意事项 务必先 再 重锤尽可能选择质量 而体积 的物体 即 大的物体 计时器的限位孔需 纸带需 尽可能减少摩擦 大于 接通电源 释放纸带 较大 较小 质量 竖直安放 竖直穿过限位孔 栏目链接 预习篇 2 理论推导 1 推导 如图所示 质量为m的物体 在恒力f和摩擦力f作用下 经位移s后 速度由v1增加到v2 则外力做的总功 w f f s 栏目链接 预习篇 由牛顿第二定律 f f 由运动学公式 s 联系上式得 w合 ek2 ek1 ek 2 结论 合外力对物体做的功 物体动能的变化 3 动能定理 1 内容 对物体所做的总功 等于物体 ma 等于 合外力 动能的增量 栏目链接 预习篇 2 表达式 w w为总功 ek1 ek2为初 末动能 ek为动能变化量 3 功与动能变化的关系 w为正功时 ek2 ek1 ek 0 动能 w为负功时 ek2 ek1 ek 0 动能 w 0时 ek2 ek1 ek 0 动能 ek2 ek1 增加 减小 不变 栏目链接 栏目链接 考点篇 考点1动能定理的理解 1 内容 合外力对物体所做的总功w 等于物体动能的增加量 2 w为所有外力所做功的代数和 外力既可以同时作用 也可以是先后作用 3 动能增量 是指末动能减初动能 ek 0表示动能增加 ek 0表示动能减小 4 外力做功与动能变化的因果关系 外力对物体做功是引起其动能变化的原因 外力对物体做功等于物体动能增加 物体克服外力做功等于物体动能的减小 栏目链接 考点篇 例1质量为2kg的小物体从高为3m 长为6m的固定斜面顶端由静止开始下滑 如图所示 滑到底端时速度为6m s 取g 10m s2 则物体在斜面上下滑到底端的过程中 a 重力对物体做功120jb 合力对物体做功60jc 物体克服摩擦力做功24jd 支持力对物体做功60j 栏目链接 c 考点篇 栏目链接 考点篇 1 质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m 这时物体的速度为2m s g取10m s2 则下列说法中不正确的是 a 手对物体做功12jb 合外力对物体做功12jc 合外力对物体做功2jd 物体克服重力做功10j 变式训练 b 栏目链接 考点篇 栏目链接 考点2动能定理的应用 考点篇 1 解题方法 1 明确研究对象及运动过程 找出初 末状态对应的速度 2 正确受力分析 明确运动过程中 每个阶段所受的一切外力 包括重力 3 弄清各阶段 每个外力做功的大小和正负情况 求出各力做功的代数和 4 列方程求解 注意挖掘题目的隐含条件 补充方程进行求解 栏目链接 考点篇 2 优越性 可以简便处理曲线 变力 多过程等做功问题 1 动能定理虽然是在物体受恒力且做直线运动的情况下得出的 但也适用于曲线运动的情况 2 变力做功问题 当力f的大小或方向变化时 不能直接用w fscos 求解 可用动能定理求解 栏目链接 考点篇 例2一个质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于o点 小球在水平拉力f作用下 从平衡位置p点很缓慢地移动到q点 此时轻绳与竖直方向夹角为 如图所示 则拉力f所做的功为 a mglcos b mgl 1 cos c flsin d flcos 小结 当小球缓慢地移动时 拉力始终变化 涉及变力做功可以转换为动能定理求解 栏目链接 考点篇 b 小球缓慢地从p移动到q 动能不变 只有重力 水平拉力f对小球做功 绳子拉力不做功 由动能定理 mgl 1 cos wf ek 0即wf mgl 1 cos 故b正确 栏目链接 考点篇 变式训练 bd 栏目链接 考点篇 栏目链接 考点篇 3 多过程问题 既可分段考虑 也可全程考虑 当不考虑中间状态时 全程用动能定理会简便很多 栏目链接 考点篇 例3如图所示 将质量为2kg的金属小球从离地面2m高处由静止释放 落入泥潭并陷入5cm深处 不计空气阻力 求泥潭对金属球的平均阻力大小 g取10m s2 栏目链接 考点篇 栏目链接 考点篇 见解析 栏目链接 考点篇 小结 应用动能定理解决实际问题时 要准确分析物体受力情况和做功情况 准确确定所考虑过程的始末状态 正确列出方程 对物体在变力做功或做曲线运动过程的做功问题 应用动能定理解题较方便 栏目链接 变式训练 考点篇 3 如图所示 倾角为 的斜面上 质量为m的滑块从距挡板s0处 以初速度v0沿斜面上滑 滑块与斜面间动摩擦因数为 tan 若滑块每次与挡板碰撞时没有机械能损失 求滑块在整个运动过程中通过的总路程 栏目链接 考点篇 见解析 栏目链接 考点3与其他模型的综合 考点篇 动能定理在近年高考中 经常会与平抛运动 圆周运动等模型一起 结合临界条件 进行综合考察 需引起重视 栏目链接 考点篇 例4如图所示 光滑水平面ab与半圆形轨道在b点相连 轨道位于竖直面内 半径为r 一个质量为m的物块静止在水平面上 现向左推物块使其压紧轻质弹簧 然后放手 物块在弹力作用下获得一速度 当