2019-2020学年高中物理 第3章 动能的变化与机械功 1 探究动能变化跟做功的关系学案 沪科版必修2

探究动能变化跟做功的关系1掌握动能的概念和动能定理(重点)2会利用实验探究外力做功与动能变化的关系(重点)3根据动能定理解题一、动能1定义：物体由于运动而具有的能叫动能，用ek表示2公式：动能的大小ekmv23单位：国际单位是焦耳(j)4注意：动能是状态量，只与运动物体的质量以及速度有关，而与其运动方向无关；动能是标量，只有大小，没有方向1(1)某物体的质量大，动能一定大()(2)某物体的动能发生变化，其速度一定变化()(3)某物体的速度发生变化，其动能一定变化()提示：(1)(2)(3)二、动能定理1物体动能的变化：一般指末动能与初动能之差，ekmvmv若ek0时，表示物体动能增加；若ek0)，也可能是减少的(ek4wf1，wf22wf1bwf24wf1，wf22wf1cwf24wf1，wf22wf1dwf24wf1，wf2根据功的计算公式wfs，可知wf1wf2，wf1wf2，故选项c正确，选项a、b、d错误4在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲所示)：(1)下列说法中哪一项是正确的 (填选项前的字母)a平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上b为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量c实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放(2)如图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取o、a、b、c计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 hz，则打b点时小车的瞬时速度大小为 m/s(保留三位有效数字)解析：(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡，故不能挂钩码平衡摩擦力，选项a错误；本实验中，近似认为小车所受拉力等于钩码的重力，因此应使钩码的质量远小于小车的质量，选项b错误；实验时，为充分利用纸带，应使小车靠近打点计时器由静止释放，选项c正确(2)vb m/s0653 m/s答案：(1)c(2)0653课时作业学生用书p103(单独成册)一、单项选择题1关于对动能的理解，下列说法不正确的是()a凡是运动的物体都具有动能b动能总为正值c一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化d一定质量的物体，速度变化时，动能一定变化解析：选d物体由于运动而具有的能叫动能，是标量，且ekmv2，所以选项a、b正确；动能的大小和m与v都有关，所以m一定时，选项c正确；当速度方向变化而速度大小不变化时动能不改变，选项d错误2关于“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验，下列说法中正确的是()a应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行b应调节定滑轮的高度使细绳保持水平c平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越密，就应调小斜面倾角d平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越疏，就应调大斜面倾角解析：选a细绳与木板平行，以保证绳的拉力与速度在同一直线上，选项a对，b错；平衡摩擦力时，若纸带上的点越来越密，说明做减速运动，没有完全平衡摩擦力，应调大倾角，选项c错；同理，选项d错3关于物体动能的改变与做功的关系，下列说法正确的是()a只要动力对物体做功，物体的动能就增加b只要物体克服阻力做功，物体的动能就减少c动力、阻力都做功，物体动能不变d合外力对物体做功的代数和等于物体末动能与初动能的差解析：选d根据动能定理知，只要合外力的功大于零，物体的动能就增加；只要合外力的功小于零，物体的动能就减少，所以选项d正确4足球运动员将m05 kg的足球沿与水平方向成60角的方向以10 m/s的速度踢出，则球被踢出的瞬间具有的动能为()a25 jb125 jc625 j d375 j解析：选a足球被踢出瞬间的动能ekmv205102 j25 j5一质量为m的小球用长为l的细线悬挂于o点，小球在水平力f作用下，从平衡位置p点缓慢地移动，当悬线偏离竖直方向角时，如图所示，则在这一过程中水平力所做的功为()amglcos bflsin cmgl(1cos ) dflcos 解析：选c小球在缓慢移动的过程中，动能不变，故可用动能定理求解，即wfwg0，其中wgmgl(1cos )，所以wfwgmgl(1cos )，故选项c正确6速度为v的子弹，恰可穿透一块固定着的木板，如果子弹的速度为2v，子弹穿透木板时阻力视为不变，则可穿透同样的木板()a1块 b2块c3块 d4块解析：选d设子弹穿木板的阻力为f，每块木板的厚度为d，由动能定理可知，fd0mv2fd0m(2v)2由两式可得：d4d，故选项d正确二、多项选择题7如图所示，一块长木板b放在光滑的水平地面上，在b上放一物体a，现以恒定的外力f拉b，由于a、b间摩擦力的作用，a将在b上滑动，以地面为参考系，a和b都向前移动一段距离，在此过程中()a外力f做的功等于a和b动能的增量bb对a的摩擦力所做的功等于a的动能的增量ca对b的摩擦力所做的功等于b对a的摩擦力所做的功d外力f对b做的功等于b动能的增量与b克服摩擦力所做的功之和解析：选bda物体所受的合外力等于b对a的摩擦力，由动能定理得b对a的摩擦力所做的功等于a动能的增量，b选项正确；a对b的摩擦力与b对a的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但是由于a在b上滑动，a、b对地的位移不相等，故二者做功不相等，选项c错误；对b应用动能定理wfwfekb，即wfwfekb，选项d正确；b克服摩擦力所做的功与a动能的增量(b对a的摩擦力所做的功)不相等，选项a错误8甲、乙两个质量相同的物体，用大小相等的力f分别拉两个物体在水平面上从静止开始移动相同的距离s如图所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则下面的说法中正确的是()a力f对甲、乙两个物体做的功一样多b力对甲做功多c甲、乙两个物体获得的动能相同d甲物体获得的动能比乙大解析：选ad由wfs知，力f对甲、乙两物体做功一样多，选项a正确，b错误；由动能定理知，对甲物体有ek甲fs，对乙物体有ek乙fswf，故甲物体获得的动能大选项c错误，d正确9一物体沿直线运动的vt关系如图所示，已知在第1 s内合力对物体做功为w，则()a从第1 s末到第3 s末合力做功为4wb从第3 s末到第5 s末合力做功为2wc从第5 s末到第7 s末合力做功为wd从第3 s末到第4 s末合力做功为075w解析：选cd由题图知第1 s末的速度为v，则由动能定理可得mv2w，从第1 s末到第3 s末合力做功为mv2mv20，从第3 s末到第5 s末合力做功为0mv2w，从第5 s末到第7 s末合力做功为mv20w，从第3 s末到第4 s末合力做功为mmv2075 w，故c、d正确三、非选择题10某探究学习小组的同学欲探究“恒力做功与动能改变的关系”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器及学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小沙桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：(1)你认为还需要的实验器材有 (2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是 ，实验时首先要做的步骤是 (3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量m往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距l和这两点的速度大小v1与v2(v1v2)，则本实验最终要验证的数学表达式为 (用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)解析：(1)测量沙和沙桶的总质量、滑块的质量要用到天平，利用纸带求速度时要用到刻度尺(2)实验时首先要平衡滑块的摩擦力，为使细线的拉力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应远小于滑块的质量(3)动能的增量ekmvmv细线拉力做的功wmgl故需要验证的关系式为mglmvmv答案：(1)天平、刻度尺(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力(3)mglmvmv11一质量为05 kg的小物块放在水平地面上的a点，距离a点5 m的位置b处是一面墙，如图所示，一物块以v09 m/s的初速度从a点沿ab方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止，g取10 m/s2(1)求物块与地面间的动摩擦因数；(2)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功w解析：(1)由动能定理，有mgsmv2mv可得032(2)wmv29 j答案：(1)032(2)9 j12如图所示，摩托车做特技表演时，以v010 m/s的初速度从高台底部冲向高台顶端，然后从高台顶端水平飞出摩托车在冲向高台顶端的过程中牵引力所做的功w12104 j人和车