第三节《探究外力做功与物体动能变化的关系》课件(.ppt

1、第三节 探究外力做功与物体动能变化的关系 1动能定理：_对物体所做的功等于物体_,的变化,合力,动能,Ek2Ek1,大于,小于,2表达式：W_或 W_. 3当外力对物体做正功时，末动能_初动能；当外 力对物体做负功时，末动能_初动能,Ek,4在离地面高为 h 处、以初速度 v0 斜向上抛出一个质量 为 m 的物块，当它落地时速度为 v，用 g 表示重力加速度，则,在此过程中，阻力对物体做的功(,),C,5一个 25 kg 的小孩从高度为 3 m 的滑梯顶端由静止开始 滑下，滑到底端时的速度为 2 m/s，取 g10 m/s2，关于力对小,孩做的功，以下结果正确的是(,),A,A合外力做功 50

2、 J C重力做功 500 J,B阻力做功 500 J D支持力做功 50 J,知识点,合外力做功与物体动能的变化,如图 431 所示，射箭运动员拉弓 射箭，箭在弹力作用下，获得很大的速度 射出去在行驶中的汽车，因前方有路障 而紧急刹车，汽车在阻力作用下逐渐停下,来前者有弹力对箭做功，则箭的_,发生了改变，_也发生了改变；后者摩擦阻力对汽车做功， 使汽车的_减小，_减少这两种情况的共同特点是有 力对物体做功，使物体的_发生变化,图 431,速度,动能,速度,动能,速度和动能,1动能定理：,(1)合力对物体所做的功等于物体动能的变化，这就是动能,定理,2理解：,(1)W 为物体所受外力的总功(包括

3、物体所受重力),(2)动能定理揭示了合力对物体做功与物体动能的变化之 间的关系合力对物体做了多少功，物体的动能就增加(减少) 多少合力做正功，物体的动能增加；合力做负功，物体的动 能减少,(3)适用条件：动能定理虽然是在物体受恒力作用下沿直线 做匀加速直线运动的情况下推导出来的，但是对于变力或曲线 运动，动能定理都成立,3优越性：,(1)对于变力作用或曲线运动，动能定理提供了一种计算变 力做功的简便方法功的计算公式 WFscos 只能求恒力做的 功，不能求变力做的功，而由于动能定理提供了物体的动能变 化量Ek 与合力对物体所做功具有的等量代换关系，因此已知 (或求出)物体动能变化量EkEk2E

4、k1，就可以间接求得变力 做的功,(2)与用牛顿运动定律解题的比较：,3.运用动能定理解题的一般步骤： (1)明确研究对象和运动过程； (2)分析过程中力做功的情况； (3)明确初、末状态的动能； (4)列方程，并求解,【例 1】一铅球运动员，奋力一推，将 8 kg 的铅球推出 10 m 远铅球落地后将地面击出一坑，有经验的专家根据坑的深 度形状认为铅球落地的速度大约是 12 m/s.若铅球出手时的高度 是 2 m,求推球过程中运动员对球做的功大约是多少？(取 g 10 m/s2),解：方法一，分段法,设铅球出手时的速度大小是 v0，铅球从出手到落地这一过,程中只有重力对铅球做功，根据动能定理

5、，有,对运动员推铅球的过程应用动能定理，推力是对铅球的合,力，则人对球做的功为,代入数据解得 W 人416 J. 方法二，全过程法,对人开始推铅球到铅球落地整个过程应用动能定理得,【触类旁通】 1如图 432 所示，在高为 H 的平台上以初速度 v0 抛 出一个质量为 m 的小球，不计空气阻力，当它到达离抛出点的,),D,竖直距离为 h 的 B 点时，小球的动能增量为(,图 432,2一个质量为 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,),C,解析：题中“很缓慢地移动”的隐含条件是速度大小不变， 由动能定理有 WFmgl

6、(1cos )0，WFmgl(1cos ),点，如图 433 所示，则拉力 F 所做的功为( Amglcos BFlcos Cmgl(1cos ) Dmglcos 图 433,探究外力做功与物体动能变化的关系,【实验目的】,探究外力做功与物体动能改变的定量关系 【实验原理】,测量重锤做自由落体运动时，重力做功 WG 和动能变化量,Ek 的关系 【实验器材】,电火花打点计时器、纸带、重锤、铁架台、钩码、夹子、,刻度尺、学生电源、导线若干,【实验步骤】,(1)按图 434 所示，把打点计时器安装在铁架台上，并,接好电路；,图 434,(2)纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时 器的限位

7、孔，竖直提起纸带使重锤靠近打点计时器，用夹子把 纸带上端夹住；,(3)先接通打点计时器的电源，待稳定后，释放纸带，让重 锤自由下落，打点计时器在纸带上打点； (4)重复几次(35 次)，挑选出点迹清晰的纸带用来分析； (5)在选取纸带中，选取点迹间距较大的点，并标上 0、1、 2、3、4、，量出各点到 0 点的距离 h1、h2、h3、；,(7)求出相邻两点间重锤动能的增量Ek和重锤重力做的功W； (8)比较重力所做的功 W 和动能增量Ek 的关系，得出结论,【记录与分析】 (1)测量与记录： 图 435 (2)数据处理：测出起始点 O 到 B 点的距离，就是物体自由,下落的高度 hOB.再求出

8、 O 点和 B 点的速度 vB，vBvAC,hAC 2T,，,以同样的方法得到其他点的瞬时速度再验证这个过程是否满,【实验结论】,在误差范围内，重力所做的功等于物体动能的增量 【注意事项】,(1)实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖,直线上，以减小摩擦力,(2)实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才,松开纸带让重锤下落,(3)打点计时器必须接 50 Hz 交流低压电源,重锤的质量,(5)由于重锤克服阻力做功，所以动能增加量略小于重力势,能减少量,【例 3】(双选)在用落体法探究外力做功与物体动能变化的,关系时，下列说法正确的是(,),A在实验过程中，应选择体积小、密度大的

9、物体做重锤 B在选择纸带时，第 1、2 点间的间距要大于 2 cm C测量下落的高度一定要从起点量起 D纸带越长越好,解析：运用落体法探究外力做功与物体动能变化关系时， 合外力认为是重力，因为空气阻力远小于重力，A 选项正确；,2 mm，因而第 1、2 点间距近似等于 2 mm 的纸带较理想； 为了减小误差，测量下落的高度时，须从起点量起；纸带适量 长度即可,答案：AC,【触类旁通】 3(双选)某同学想利用自由落体运动研究“外力做功与物 体动能变化的关系”，实验中下列四组物理量中需要测量的量,有(,),CD,A重锤的质量 B重力加速度 C重锤下落的高度 D与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度 解

10、析：物体受力不变，可以利用下降高度关系代表功的关 系，所以必须测量下落高度；再利用下落高度计算对应各点的 瞬时速度，故选项 C、D 对,4某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定 理”，如图 436 所示，他们将拉力传感器固定在小车上， 用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传 感器记录小车受到拉力的大小在水平桌面上相距 50.0 cm 的 A、B 两点各安装一个速度传感器记录小车通过 A、B 时的速度 大小小车中可以放置砝码,图 436,(1)实验主要步骤如下： 测量小车和拉力传感器的总质量 M1，把细线的一端固定 在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连，正确连接所 需电路 将小车停在 C 点，然后释放小车，小车在细线拉动下运,动，记录(,),A,A细线拉力及小车通过 A、B 时的速度 B钩码的质量和小车的质量 C钩码的质量及小车通过 A、B 时的速度 D小车的质量和细线的长度,在小车中增加砝码，或减少砝码，重复步骤的操作 (2)表 1 是他们测得的一组数据，其中