探究外力做功与物体动能变化的关系

1、粤教版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第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系1什么是动能？它与哪些因素有关？ 物体由于运动而具有的能叫动能，它与物体的质量和速度有关。 运动物体可对外做功，质量和速度越大，动能越大，物体对外做功的能力也越强。所以说动能是表征运动物体做功的一种能力。第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系2.试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：(除下列点外，其他情况相同) 物体甲的速度是乙的两倍； 物体甲向北运动，乙向南运动； 物体甲做直线运动，乙做曲线运动； 物体甲的质量是乙的一半。 总结：动能是标量，与速度方向无关；动能与速度

2、的平方成正比，因此速度对动能的影响更大。FFf一动能定理1 . 动能定理的推导问题：将刚才推导动能公式的例子改动一下:假设物体原来就具有速度v1, 且水平面存在摩擦力f，在外力F作用下，经过一段位移s，速度达到v2，如图2，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系Sav1v2Ff分析： 外力F做功：W1Fs 摩擦力f做功：W2fs第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系由牛顿第二定律得：F合Ffma2由运动学知识可知：V2V12aS22所以：SV2V1222a外力做的总功为：W总FSfSmaV2V1222a21 mV2mV12221

3、21Ek2Ek1Ek2 . 动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的增加。3 . 公式：W总Ek2Ek1Ek用W总表示外力对物体做的总功，用Ek1表示物体初态的动能，用Ek2表示末态动能。二 . 对动能定理的理解a对外力对物体做的总功的理解有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分，总功指的是各外力做功的代数和；又因为W总W1W2 F1SF2S F合S，所以总功也可理解为合外力的功。b对该定理标量性的认识因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦

4、为零，并不因速度方向改变而改变。第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系c对定理中“增加”一词的理解由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可增加，也可能减少。因而定理中“增加”一词，并不表示动能一定增大，它的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。d对状态与过程关系的理解功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系三 . 使用动能定理应注意的问题：第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系物体动能的变化是由于外力对物体做功引起的。外力对物体

5、做的总功为正功，则物体的动能增加；反之将减小。外力对物体所做的总功，应为所有外力做功的代数和，包含重力。有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，若物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态、受力等情况均发生变化，因而在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待.若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题时可以分段考虑.这对初学者比较容易掌握，若有能力，可视全过程为一整体，用动能定理解题 动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系.一般以地面为参考系.(1)明确研究对象及所研究的物理过程。 (2)对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和。(3)确定始、末态的动能。

6、(未知量用符号表示)，根据动能定理列出方程(W总Ek2-Ek1)(4)求解方程、分析结果四 . 动能定理的应用步骤第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系（1）由于动能定理反映的是物体两个状态的动能变化与其合力所做功的量值关系所以对由初始状态到终止状态这一过程中物体运动性质、运动轨迹、做功的力是恒力还是变力等诸多问题不必加以追究，就是说应用动能定理不受这些问题的限制第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系（2）一般来说，用牛顿第二定律和运动学知识求解的问题，用动能定理也可以求解，而往往用动能定理求解简捷；可是，有些用动能定理能够求解的问题，应用牛顿第二定律和运动学知识却无法求解

7、可以说，熟练地应用动能定理求解问题，是一种高层次的思维和方法，应该增强用动能定理解题的主动意识五、动能定理的应用技巧例题讲解或讨论例1一物体做变速运动时，下列说法正确的是（ ） A合外力一定对物体做功，使物体动能改变B物体所受合外力一定不为零C合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D物体加速度一定不为零B D第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系例2 在水平放置的长直木板槽中，一木块以 6.0米/秒 的初速度开始滑动。滑行4.0米后速度减为4.0米/秒，若木板槽粗糙程度处处相同，此后木块还可以向前滑行多远？解：设木板槽对木块摩擦力为f，木块质量为m，据 题意使用动能定理有： 第四章

8、 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系二式联立可得：s23.2米，即木块还可滑行3.2米21fs2 0 Ek2fs2 mV2mV1222121即fs1Ek2Ek1fs1 mV2mV1222121即f4 m4m62221210m4f4221例3、 如图所示一质量为2kg的铅球从离地面2m高处自由下落，陷入沙坑2cm深处，求沙子对铅球的平均阻力第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系H2mh 2cm解析 方法一：小球的运动分为自由下落和陷入沙坑减速运动两个过程，根据动能定理，分段列式 设铅球自由下落过程到沙面时的速度为v，则设铅球在沙中受到的阻力为F，则代入数据解得F=2020 N.mgH mV0221 0 mV221mgHFh方法二：全程列式：全过程中重力做功，mg（Hh），进入沙中阻力做功Fh，全程来看动能变化为零，第四章 第三节 探究外力做功与物体动能的变化关系则由WEk2Ek1得 mg（Hh）Fh0解得mg（Hh）Fh210（20.02）0.02N2020N 点评 对这种多过程问题，既可以分段利用动能定理列方程求解，也可以对全过程利用动能定理