1、第三节探究外力做功与物体动能第三节探究外力做功与物体动能改变关系改变关系第1页 关键关键点突破关键关键点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案第第三三节节探探究究外外力力做做功功与与物物体体动动能能改改变变关关系系课标定位课标定位第2页课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.会用试验方法来探究外力做功与物会用试验方法来探究外力做功与物体动能改变关系，并能用牛顿第二定律和运动学体动能改变关系，并能用牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理公式推导动能定理2了解动能定理内容，并能用动能定理分析、计了解动能定理内容，并能用动能定理分析、计算相关问题算相关问题重点难点
2、：重点难点：1.动能定理应用动能定理应用2探究外力做功与动能改变之间关系探究外力做功与动能改变之间关系第3页课前自主学案课前自主学案一、一、试验与探究与探究1试验目目标：探探究究外外力力做做功功与与物物体体动能能改改变关系关系2试验方方法法：让物物体体自自由由下下落落，下下落落过程程经过A、B两两点点，测出出A、B两两点点高高度度差差hAB和和A、B两两 点点 速速 度度 vA、vB，则 重重 力力 做做 功功 为 WG_.mghAB第4页动能改变为动能改变为Ek_验证验证WG与与Ek关系关系3试验器材：铁架台试验器材：铁架台(带铁夹带铁夹)、_、_、重重物物、纸纸带带、电源等电源等4试验步骤
3、试验步骤(1)按按图图431把把打打点点计计时时器器安安装装在在铁铁架架台台上上，用导线把打点计时器与电源连接好用导线把打点计时器与电源连接好电火花打点火花打点计时器器刻度尺刻度尺第5页图431第6页(2)把把纸纸带带一一端端在在重重物物上上用用夹夹子子固固定定好好，另另一一端端穿穿过过计计时时器器限限位位孔孔，用用手手捏捏住住纸纸带带上上端端提提起起纸纸带带使使重物停靠在打点计时器附近重物停靠在打点计时器附近(3)先先_，后后_，让让重重物物自自由由下落下落(4)重复几次，得到重复几次，得到35条打好点纸带条打好点纸带(5)在在打打好好点点纸纸带带中中挑挑选选点点迹迹清清楚楚一一条条纸纸带带
4、，在在起起始始点点标标上上0，以以后后依依次次标标上上1,2,3用用刻刻度度尺尺测测出出对应下落高度对应下落高度h1、h2、h3.接通接通电源源释放放纸带第7页(6)应应用用公公式式vn_计计算算各各点点对对应应即即时时速度速度v1、v2、v3.(7)计计算算各各点点对对应应重重力力做做功功_和和动动能能增增加加量量_，进进行行比比较较(请请自自行行设设计计表表格格进进行行分分析析)mgh第8页5结论：协力对物体所做功等于物体动能改变结论：协力对物体所做功等于物体动能改变6试验误差及注意事项试验误差及注意事项(1)误差产生原因分析及减小方法误差产生原因分析及减小方法重物和纸带在下落过程中受到打
5、点计时器和空气重物和纸带在下落过程中受到打点计时器和空气阻力，比较阻力，比较W与与Ek关系时，关系时，W只计算重力做功，只计算重力做功，未考虑阻力做功，给试验带来误差未考虑阻力做功，给试验带来误差竖直固定打点计时器，适当增加重物质量来减小竖直固定打点计时器，适当增加重物质量来减小相对误差相对误差第9页(2)注意事项注意事项打点计时器要竖直架稳，使两限位孔在同一竖打点计时器要竖直架稳，使两限位孔在同一竖直线上。直线上。释放纸带时，应使重物靠近打点计时器。释放纸带时，应使重物靠近打点计时器。保持提起纸带竖直，先接通电源再松开纸带。保持提起纸带竖直，先接通电源再松开纸带。测量下落高度时，应从起点量起
6、，选取计数点测量下落高度时，应从起点量起，选取计数点要离起始点远些，纸带不宜过长。要离起始点远些，纸带不宜过长。第10页思索感悟思索感悟利用物体自由下落来探究外力做功与物体动能改变利用物体自由下落来探究外力做功与物体动能改变关系时，物体质量需不需要测量？为何？关系时，物体质量需不需要测量？为何？第11页第12页2结论：协力对物体所做功等于物体动能改变结论：协力对物体所做功等于物体动能改变三、动能定理三、动能定理动动能能定定理理内内容容：协协力力对对物物体体所所做做功功等等于于物物体体动动能能改变改变表示式：表示式：_.式中式中Ek2表示物体末态动能，表示物体末态动能，Ek1表示物体初态动表示物
7、体初态动能，能，W表示合外力所做功当外力对物体做正功表示合外力所做功当外力对物体做正功时，物体动能时，物体动能_；当外力对物体做负功时，；当外力对物体做负功时，物体动能物体动能_WEk2Ek1增加增加降低降低第13页关键关键点突破关键关键点突破一、一、对动能定理了解能定理了解1动能能定定理理反反应了了一一个个因因果果关关系系，即即协力力做做功功是是物物体体动能能改改变原原因因当当协力力对物物体体做做正正功功时W0，Ek2Ek10，Ek2Ek1，动能增加能增加尤尤其其提提醒醒：动能能只只有有正正值，没没有有负值，但但动能能改改变却却有有正正负“改改变”是是指指末末状状态物物理理量量减减去去初初状
8、状态物物理理量量，而而不不一一定定是是大大减减小小动能能改改变量量为正正值，表表示示物物体体动能能增增加加了了，对应于于协力力对物物体体做做正正功功；物物体体改改变量量为负值，表表示示物物体体动能能减减小小了了，对应于于协力力对物物体体做做负功功，或或者者说物体克服物体克服协力做功力做功第14页2动能定理研究对象是单一物体，或者是能够看动能定理研究对象是单一物体，或者是能够看成单一物体物体系成单一物体物体系3动能定理适合用于物体直线运动，也适合用于动能定理适合用于物体直线运动，也适合用于物体曲线运动；适合用于恒力做功，也适合用于物体曲线运动；适合用于恒力做功，也适合用于变力做功，力能够是各种性
9、质力，既能够同时作变力做功，力能够是各种性质力，既能够同时作用，也能够分段作用只要求出在作用过程中各用，也能够分段作用只要求出在作用过程中各力做功多少和正负即可用动能定了解题普通比力做功多少和正负即可用动能定了解题普通比用牛顿第二定律和运动学公式求解简便用牛顿第二定律和运动学公式求解简便第15页4动能定理计算式为标量式，动能定理计算式为标量式，v为相对同一参考为相对同一参考系速度，普通以地面为参考系系速度，普通以地面为参考系5外力对物体所做功是指物体所受一切外力对它外力对物体所做功是指物体所受一切外力对它做总功做总功尤尤其其提提醒醒：(1)动动能能定定理理只只强强调调初初末末状状态态动动能能改
10、改变变，在在一一段段过过程程中中初初末末位位置置动动能能改改变变量量为为零零，并并不不意意味着在此过程中各个时刻动能不改变味着在此过程中各个时刻动能不改变(2)物物体体所所受受协协力力不不为为零零时时，其其动动能能不不一一定定改改变变，比比如如协协力力方方向向一一直直与与速速度度垂垂直直时时，动动能能就就不不会会改改变变第16页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1(单单项项选选择择)一一质质量量为为1 kg物物体体被被人人用用手手由由静静止止开开始始向向上上提提升升1 m，这这时时物物体体速速度度是是2 m/s，则则以以下结论中错误是下结论中错误是()A手对物体做功手对物
11、体做功12 JB协力对物体做功协力对物体做功12 JC协力对物体做功协力对物体做功2 J D物体克服重力做功物体克服重力做功10 J第17页第18页二、动能定理适用条件及解题优越性二、动能定理适用条件及解题优越性1适用条件：动能定理即使是在物体受恒力作用、适用条件：动能定理即使是在物体受恒力作用、沿直线做匀加速直线运动情况下推导出来，不过沿直线做匀加速直线运动情况下推导出来，不过对于外力是变力或物体做曲线运动，动能定理都对于外力是变力或物体做曲线运动，动能定理都成立成立2优越性：优越性：(1)对于变力作用或曲线运动，动能对于变力作用或曲线运动，动能定理提供了一个计算变力做功简便方法功计算定理提
12、供了一个计算变力做功简便方法功计算公式公式WFscos 只能求恒力做功，不能求变力功，只能求恒力做功，不能求变力功，而因为动能定理提供了一个物体动能改变而因为动能定理提供了一个物体动能改变Ek与与合外力对物体所做功含有等量代换关系，所以已合外力对物体所做功含有等量代换关系，所以已知知(或求出或求出)物体动能改变物体动能改变EkEk2Ek1，就能够，就能够间接求得变力做功间接求得变力做功第19页(2)与用牛顿定律解题比较与用牛顿定律解题比较牛顿定律牛顿定律动能定理动能定理相相同点同点确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析适用适用条件条件只能研
13、究在恒力作用下物只能研究在恒力作用下物体做直线运动体做直线运动对于在恒力或变力作用下，对于在恒力或变力作用下，物体做直线或曲线运动均物体做直线或曲线运动均适用适用应用应用方法方法要考虑运动过程每一个细节，结合运动学公式解题只考虑各力做功情况及初、末状态动能运算运算方法方法矢量运算矢量运算代数运算代数运算第20页两种思绪对比能够看出应用动能定了解题不包括两种思绪对比能够看出应用动能定了解题不包括加速度、时间，不包括矢量运算，运算简单不易加速度、时间，不包括矢量运算，运算简单不易犯错犯错。尤尤其其提提醒醒：有有些些问问题题，用用牛牛顿顿第第二二定定律律和和运运动动学学知知识识能能够够求求解解，用用
14、动动能能定定理理也也能能够够求求解解，但但因因为为应应用用动动能能定定理理时时不不需需要要考考虑虑运运动动过过程程中中一一些些细细节节，所以用动能定理求解更简练一些所以用动能定理求解更简练一些第21页即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2(单单项项选选择择)如如图图433所所表表示示，光光滑滑水水平平桌桌面面上上开开一一个个光光滑滑小小孔孔，从从孔孔中中穿穿一一根根细细绳绳，绳绳一一端端系系一一个个小小球球，另另一一端端用用力力F1向向下下拉拉，以以维维持持小小球球在在光光滑滑水水平平面面上上做做半半径径为为R1匀匀速速圆圆周周运运动动今今改改变变拉拉力力，当当大大小小变变
15、为为F2时时，小小球球仍仍在在水水平平桌桌面面上上做做匀匀速速圆圆周周运运动动，但但半半径径变变为为R2.则则小小球球运运动动半半径由径由R1变为变为R2过程中，拉力对小球做功是过程中，拉力对小球做功是()第22页图433第23页第24页课堂互动讲练课堂互动讲练探究外力做功与物体动能改变探究外力做功与物体动能改变 在在“探探究究外外力力做做功功与与物物体体动能能改改变”试验中中，已已知知打打点点计时器器所所用用电源源频率率为50 Hz，查得得当当地地重重力力加加速速度度g9.80 m/s2，测得得所所用用重重物物质量量为1.00 kg.试验中中得得到到一一条条点点迹迹清清楚楚纸带，如如图434
16、，把把第第一一个个点点记作作O，另另选连续四四个个点点A、B、C、D作作为测量量点点，经测量量知知道道A、B、C、D各各点点到到O点距离分点距离分别例例例例1 1第25页是是62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.依据依据以上数据，可知重物由以上数据，可知重物由O点运动到点运动到C点，重力做功点，重力做功为为_J，动能增加量等于，动能增加量等于_J(取三位取三位有效数字有效数字)结论是在误差允许范围内结论是在误差允许范围内_图434第26页第27页【答答案案】7.627.57重重力力做做功功等等于于物物体体增增加加动能能【方方法法总结】依依据据匀匀变速速直直线运
17、运动某某段段时间内内平平均均速速度度等等于于中中间时刻刻瞬瞬时速速度度，所所以以，纸带上上某某点点瞬瞬时速速度度就就等等于于该点点前前后后相相邻两两点点间平均速度平均速度第28页 如如图图435所所表表示示，将将质质量量m2 kg一一块块石石头头从从离离地地面面H2 m高高处处由由静静止止开开始始释释放放，落落入入泥潭并陷入泥中泥潭并陷入泥中h5 cm深处，深处，不计空气阻力求泥对石头不计空气阻力求泥对石头平均阻力平均阻力(g取取10 m/s2)动能定理应用动能定理应用例例例例2 2图435第29页第30页第31页第32页【答案】【答案】820 N【方法总结】【方法总结】应用动能定理处理问题五
18、个步骤应用动能定理处理问题五个步骤(1)明确研究对象和研究过程明确研究对象和研究过程(2)明确题设条件和已知量、未知量、待求量明确题设条件和已知量、未知量、待求量(3)分分析析研研究究对对象象在在对对应应研研究究过过程程中中受受力力情情况况及及各各力力对对物物体体做做功功情情况况，写写出出各各力力做做功功表表示示式式并并求求其其代代数数和和(4)明确研究对象在对应研究过程中初、末状态明确研究对象在对应研究过程中初、末状态(5)由动能定理由动能定理W合合Ek2Ek1列式求解未知量列式求解未知量第33页 如如图图436所所表表示示，质质量量为为m物物体体置置于于光光滑滑水水平平面面上上，用用一一根
19、根绳绳子子一一端端固固定定在在物物体体上上，另另一端经过定滑轮，以恒定速一端经过定滑轮，以恒定速率率v0拉绳子，物体由静止开始拉绳子，物体由静止开始运动，当绳子与水平方向夹运动，当绳子与水平方向夹角角45时，绳中张力对物时，绳中张力对物体做功是多少？体做功是多少？应用动能定理求变力做功应用动能定理求变力做功例例例例3 3图436第34页第35页【答案】【答案】mv【方方法法总总结结】对对变变力力做做功功直直接接应应用用功功公公式式无无法法求求解解，而而应应用用动动能能定定理理非非常常方方便便，动动能能定定理理能能够够求解变力做功问题求解变力做功问题第36页 如如图图437所所表表示示，轨轨道道
20、两两端端翘翘起起，中中间间平平直直，平平直直部部分分长长s0.2 m，动动摩摩擦擦因因数数0.10，两两端端翘翘起起部部分分是是光光滑滑，设设一一物物体体从从距距平平直直部部分分高高h1.0 m处处由由静静止止沿沿轨轨道道滑滑下下，则则物物体体在在平平直直轨道上运动所经过总旅程是多少？轨道上运动所经过总旅程是多少？全程法应用动能定理全程法应用动能定理例例例例4 4图437第37页【思思绪绪点点拨拨】对对于于一一些些复复杂杂物物理理过过程程，尤尤其其是是包包括括非非匀匀变变速速直直线线运运动动过过程程，应应用用牛牛顿顿运运动动定定律律极极难难处处理理，而而动动能能定定理理因因为为不不包包括括中中
21、间间过过程程，所所以在全过程中应用动能定理更简捷以在全过程中应用动能定理更简捷【自自主主解解答答】物物体体从从左左侧侧弯弯曲曲轨轨道道滑滑下下，经经过过平平直直轨轨道道后后滑滑上上右右侧侧弯弯曲曲轨轨道道，再再从从右右侧侧轨轨道道下下来来，滑滑上上左左侧侧轨轨道道，这这么么往往复复数数次次后后，因因平平直直轨轨道摩擦作用，物体将停顿在平直轨道上，选取道摩擦作用，物体将停顿在平直轨道上，选取第38页物体刚开始下滑至停顿这一运动过程来研究，物物体刚开始下滑至停顿这一运动过程来研究，物体初动能体初动能Ek10，末动能，末动能Ek20，设物体质量为，设物体质量为m，在平直轨道上运动总旅程为，在平直轨道
22、上运动总旅程为s.则摩擦力做功则摩擦力做功Wfmgs，重力做功，重力做功WGmgh，轨道支持力不，轨道支持力不做功做功【答案】【答案】10 m第39页图438第40页解解析析：选D.物物体体从从A到到B所所受受弹力力要要发生生改改变，摩摩擦擦力力大大小小也也要要随随之之发生生改改变，所所以以求求克克服服摩摩擦擦力力做做功功，不不能能直直接接用用功功公公式式求求得得而而在在BC段段克克服服摩摩擦擦力力所所做做功功，可可直直接接求求得得对从从A到到C全全过程程应用用动能能定定理理即即可可求求出出在在AB段段克克服服摩摩擦擦力力所做功所做功第41页设设物物体体在在AB段段克克服服摩摩擦擦力力所所做做功功为为WAB，物物体体从从A到到C全全过过程程，依依据据动动能能定定理理有有mgRWABmgR0所以有所以有WABmgRmgR(1)mgR.第42页本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进入入课件目件目录按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放谢谢使用使用第43页
