高二物理外力做功

4.3探究外力做功与物体动能改变关系1/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

知识回顾：1、怎样了解功效关系？2、怎样了解“功是能量转化量度”？3、什么叫动能？物体动能大小与哪些原因相关？4、动能表示式是怎样？表示式中速度是指平均速度还是瞬时速度？5、怎样计算重力所做功？2/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

“陆战之王”新“杀手”：“动能导弹”亮相美军

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美军“动能导弹”速度到达了1524m/s，弹头不采取炸药和引信，只装备一枚硬度极高“钨长杆穿透器”。从发射到击中目标飞行时间在5秒钟之内。能够穿透当前全部装甲系统。

从科学意义上讲，动能导弹原理并不复杂，如同陨石能击穿地球表面石头，只不过因为动能很大而已！

那么，怎样取得很大动能呢？动能改变和做功有什么样定量关系呢？

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1、出站列车，速度越来越快，它动能为何增加？2、进站列车，速度越来越慢，它动能为何降低？从做功角度谈一谈以下问题：3、匀速行驶列车，它动能为何不变？想一想动能改变应该是由什么力功决定？5/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

猜一猜

物体动能改变与合外力对它做功可能存在什么样定量关系？试验目标

探究合外力做功与物体动能改变关系？6/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

试验策划1、试验需要测量哪些物理量？2、有哪几个物理量会极难测量？3、怎样设计一个最简单试验来进行研究？试验方法

利用打点计时器研究自由落体运动中重力做功与物体动能改变关系？7/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

试验原理和数据1、重力做功：2、动能改变：3、质量m不用测量——h用刻度尺测量——v用计算8/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

试验步骤试验器材打点计时器、纸带、重锤、铁架台、刻度尺1、把打点计时器按装在铁架台上。2、把纸带一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖提起纸带使重锤停靠在计时器附近。3、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。4、重复三次，挑选点迹清楚纸带使用。9/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

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数据及计算试验结论：Ⅲ(OC)0.304m0.7800.305m3.11Ⅱ(0B)0.171m0.5850.172m1.75Ⅰ(OA)动能增量ΔEk(J)末速度v(ms-1)重力做功W(J)下落距离h(cm)过程4.87设重锤质量为mOACB1.753.114.870.77在误差允许范围内，能够认为外力对物体所做功等于物体动能改变。11/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

误差分析1、本试验中系统误差主要起源是什么？2、为何重力做功总是略大于重锤动能增量？

计算时所选计数点应尽可能远离纸带上第一点，以减小测量和计算误差。另外要注意：12/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

理论推导一

如图所表示，质量为m物体，在一恒定拉力F作用下，沿光滑水平面以速度v1开始运动，经位移s后速度增加到v2，你能否依据牛顿第二定律和运动学公式导出合外力所做功与物体动能改变关系？v1v2FsFm13/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

合外力对物体做功：依据牛顿第二定律：由运动学公式：变形得：联立各式得：即：合外力对物体所做功等于物体动能改变。14/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

理论推导二

上题中，如物体还受一恒定摩擦力f作用，合外力对物体所做功与物体动能改变又有什么关系？15/29W=Fs－fs

即W=§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

理论推导二16/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

动能定理1、内容合外力对物体所做功等于物体动能改变。2、公式3、说明⑵、当合外力对物体做正功时，W>0，Ek2>Ek1，动能增加；当合外力对物体做负功时，W<0，Ek2<Ek1，动能减小。⑴、W表示协力功，Ek1、Ek2分别表示物体在初、末状态动能。Ek1、Ek2位置不能交换！或者17/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

例1、一架飞机，质量m=5.0×103Kg，起飞过程中从静止开始滑行旅程为S=5.3×102m时，到达起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到平均阻力是重量0.02倍，求飞机受到牵引力?由(F-f)s=mV2/2得1.7×104N18/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

动能定了解题基本步骤：1、选取研究对象和过程。2、分析各力做功情况并求出总功。（受力分析）3、确定初、末状态动能。（运动分析）4、用动能定理列方程求解。提醒：

动能定理不但适合用于恒力做功，也适合用于变力做功；不但适合用于直线运动，也适合用于曲线运动。19/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

例2：如图所表示，质量为m物体在水平恒力F作用下，由静止开始前进s1后撤去F，物体与水平面摩擦力为f，物体从开始到最终停顿运动位移是多少？Ffs1svf12320/29方法一：分段法解：依据动能定理，物体从状态1至状态2过程，有（F－f）s1=mv2/2－0①物体从状态2至状态3过程，有－f(s－s1）=0－mv2/2②联立①、②得Fs1－fs=0即s=Fs1/f方法二：整体法解：全程利用动能定理列方程：

Fs1－fs=0

得：s=Fs1/f小结：优先使用整体法21/29练习1：物体从高出地面H处自由落下，不计空气阻力，落至地面掉入沙坑h停顿，求物体在沙坑中受到平均阻力是其重力多少倍？Hh解法一：分段法自开始下落至与沙坑接触前：

mgH=mv2/2－0⑴接触沙坑至静止：（mg－F）h=0－mV2/2⑵

联立得：F/mg=（H＋h）/h解法二：整体法从开始下落至最终静止：mg（H＋h）－Fh=0解得：F/mg=（H＋h）/h22/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

1、一个物体沿着高低不平曲面做匀速率运动，在下面几个说法中，正确是：()A、动力做功为零B、阻力做功为零C、动力做功与阻力做功代数和为零D、协力做功为零CD练习23/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

2、关于做功和物体动能改变关系,不正确是()A、只有动力对物体做功，物体动能增加B、只有物体克服阻力做功，它动能降低C、外力对物体做功代数和等于物体末动能与初动能之差D、动力和阻力都对物体做功，物体动能一定改变D24/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

4、某人用手将1kg物体由静止向上提起1m，这时物体速度为2m/s，则手对物体做功是__________3、一物体在外力作用下速度由零到达v，做功为W1；另一物体速度由v变到2v，做功为W2，则W1∶W2=__________1：312J25/29§4·3探究外力做功与物体动能改变关系

5、以下关于运动物体所受合外力、合外力做功和功效改变关系正确是：()A、假如物体所受合外力为零，那么，合外力对物体做功一定为零B、假如合外力对物体所做功为零，则合外力一定为零C、物体在合外力作用下作变速运动，动能一定改变D、物体动能不变，所受合外力必定为零A26/296、以下说法正确是（）A、协力对物体做功越多，物体动能就越大B、外力对物体做功代数和等于物体末动能与初动能之差。C、物体作匀速圆周运动时，协力一定不做功。D、物体运动过程中受协力不为零，则它动能一定改变。E、物体运动过程中受