《2018-2019學年高中物理 第3章 動能的變化與機械功 3.1 探究動能變化跟做功的關系課件 滬科版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中物理 第3章 動能的變化與機械功 3.1 探究動能變化跟做功的關系課件 滬科版必修2.ppt（32頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、3.1探究動能變化跟做功的關系,第3章動能的變化與機械功,學習目標,1.理解動能的概念，會根據動能的表達式計算物體的動能. 2.能從牛頓第二定律與運動學公式導出動能定理，理解動能定理的物理意義. 3.能應用動能定理解決簡單的問題. 4.掌握探究恒力做功與物體動能變化的實驗方法.,內容索引,,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關,自主預習 預習新知 夯實基礎,自主預習,一、動能、動能定理,1.動能 (1)定義：物理學中把 叫做物體的動能. (2)表達式：Ek . (3)動能是 (填“標量”或“矢量”)，是 (填“過程”或“狀態(tài)”)量. (4)單位：動能的國際
2、單位是 ，簡稱 ，用符號J表示.,標量,狀態(tài),焦耳,焦,2.動能定理 (1)內容：外力對物體所做的功等于物體動能的 . (2)表達式：W . (3)說明：EkEk2Ek1.Ek2為物體的 ，Ek1為物體的 .,增量,Ek,末動能,初動能,二、恒力做功與物體動能變化的關系,1.設計實驗(如圖1)： 所使用的器材有：氣墊導軌、滑塊、 、計時器、氣源、刻度尺、細繩、鉤碼等. 2.制定計劃：,圖1,(1)直接驗證：逐一比較力對物體所做的功與物體動能 的大小之間的關系. (2)用圖像驗證：根據W ，由實驗數據作出 及 的關系圖像.,光電門,增量,W與v2,W與m
3、,即學即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)某物體的速度加倍，它的動能也加倍.( ) (2)兩質量相同的物體，動能相同，速度一定相同.( ) (3)合外力做功不等于零，物體的動能一定變化.( ) (4)物體的速度發(fā)生變化，合外力做功一定不等于零.( ) (5)物體的動能增加，合外力做正功.( ),答案,,,,,,2.一個質量為0.1 kg的球在光滑水平面上以5 m/s的速度勻速運動，與豎直墻壁碰撞以后以原速率被彈回，若以初速度方向為正方向，則小球碰墻前后速度的變化為________，動能的變化為___.,答案,10 m/s,0,重點探究,,導學探究 1.一質量為m的物體在光滑的水平面上，
4、在水平拉力F作用下運動，速度由v1增加到v2的過程通過的位移為s，則v1、v2、F、s的關系是怎樣的？,一、對動能和動能定理的理解,答案根據牛頓第二定律Fma,答案,2.從推導結果知，水平力F做的功等于什么量的變化？這個量與物體的什么因素有關？,答案水平力F做的功等于物體動能的變化，動能與物體的質量和速度有關.,答案,知識深化,(1)動能是標量，沒有負值，與物體的速度方向無關. (2)動能是狀態(tài)量，具有瞬時性，與物體的運動狀態(tài)(或某一時刻的速度)相對應. (3)動能具有相對性，選取不同的參考系，物體的速度不同，動能也不同，一般以地面為參考系. (4)物體動能的變化量是末動能與初動能之差，即Ek
5、 ，若Ek0，則表示物體的動能增加，若Ek<0，則表示物體的動能減少.,2.對動能定理WEk的理解 (1)動能定理的實質 動能定理揭示了合外力對物體做功與物體動能的變化之間的定量關系和因果聯(lián)系，合外力做功是因，動能變化是果.動能的改變可由合外力做的功來度量. 合外力對物體做了多少功，物體的動能就變化多少.合外力做正功，物體的動能增加；合外力做負功，物體的動能減少. (2)動能定理的適用范圍：動能定理是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的，對于外力是變力、物體做曲線運動、物體經歷多過程的情況同樣適用.,例1下列關于動能的說法正確的是 A.兩個物體中，速度大的動能也大 B.某物體的速度加倍
6、，它的動能也加倍(物體的質量不變) C.做勻速圓周運動的物體動能保持不變 D.某物體的動能保持不變，則速度一定不變,,答案,解析,解析動能的表達式為Ek mv2，即物體的動能大小由質量和速度大小共同決定，速度大的物體的動能不一定大，故A錯誤； 速度加倍，物體(質量不變)的動能變?yōu)樵瓉淼?倍，故B錯誤； 質量一定時，速度只要大小保持不變，動能就不變，故C正確，D錯誤.,例2在光滑水平面上，質量為2 kg的物體以2 m/s的速度向東運動，若對它施加一向西的力使它停下來，則該外力對物體做的功是 A.16 J B.8 J C.4 J D.0,,答案,解析,,導學探究觀察分別用如圖2甲、乙兩套實驗裝置探
7、究恒力做功與物體動能變化的關系，思考下面問題： 以上兩套實驗操作有何不同之處？,圖2,二、實驗探究：恒力做功與物體動能變化的關系,答案甲圖用的是打點計時器 乙圖用的是光電門,答案,知識深化 1.探究思路 探究恒力做功與物體動能變化的關系，需要測量不同的力在不同的過程中做的功和對應的物體動能的變化量，這就需要測出物體的受力、力作用的距離和這段距離上物體的初、末速度以及物體的質量等物理量，其中比較難測量的是物體在各個位置的速度，可借助光電門較準確地測出，也可借助紙帶和打點計時器來測量. 2.實驗設計 用氣墊導軌進行探究 裝置如圖2乙所示，所使用的器材有氣墊導軌、 滑塊、計時器、氣源、刻度尺、細繩
8、、鉤碼等.,3.實驗步驟 (1)用天平測出滑塊的質量m. (2)按圖所示安裝實驗裝置. (3)平衡摩擦力，將氣墊導軌(或長木板)沒有滑輪的一端適當抬高，輕推滑塊，使滑塊能做勻速運動. (4)讓滑塊通過細繩連接鉤碼(或小沙桶)，使鉤碼(或小沙桶)的質量遠小于滑塊的質量，滑塊在細線的拉力作用下做勻加速運動，由于鉤碼(或小沙桶)質量很小，可以認為滑塊所受拉力F的大小等于鉤碼(或小沙桶)所受重力的大小.,(5)釋放滑塊，滑塊在細繩的拉力作用下運動，用光電門(或打點計時器)記錄滑塊的運動情況，求出滑塊的速度v1和v2(若分析滑塊從靜止開始的運動，v10)，并測出滑塊相應的位移s.,例3某實驗小組利用拉力
9、傳感器和速度傳感器探究“恒力做功與物體動能變化的關系”.如圖3所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到的拉力的大小.在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小.小車中可以放置砝碼. (1)實驗主要步驟如下： 測量______和拉力傳感器的總質量M1，把細 線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定 滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路.,答案,圖3,小車,將小車停在C點，接通電源，______________，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度. 在小車中增加
10、砝碼，重復的操作.,答案,然后釋放小車,(2)下表是他們測得的一組數據，其中M是M1與小車中砝碼質量之和，|v22v12|是兩個速度傳感器所記錄速度的平方差，可以據此計算出動能變化量Ek，F是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功.表格中的Ek3______，W3______.(結果保留三位有效數字) 數據記錄表,答案,0.600,0.610,(3)根據表格中的數據在圖4中作出EkW圖線.,答案,圖4,答案如圖所示,達標檢測,1.(對動能的理解)(多選)關于動能的理解，下列說法中正確的是 A.一般情況下，Ek mv2中的v是相對于地面的速度 B.動能的大小由物體的質量和速率決定，與物體
11、的運動方向無關 C.物體以相同的速率向東和向西運動，動能的大小相等、方向相反 D.當物體以不變的速率做曲線運動時其動能不斷變化,,解析動能是標量，由物體的質量和速率決定，與物體的運動方向無關.動能具有相對性，無特別說明，一般指相對于地面的動能.,答案,解析,1,2,3,4,,2.(對動能定理的理解)有一質量為m的木塊，從半徑為r的圓弧曲面上的a點滑向b點，如圖5所示.如果由于摩擦使木塊的運動速率保持不變，則以下敘述中正確的是 A.木塊所受的合外力為零 B.因木塊所受的力都不對其做功，所以合外力做的功為零 C.重力和摩擦力的合力做的功為零 D.重力和摩擦力的合力為零,答案,,解析,1,2,3,4
12、,圖5,解析木塊做曲線運動，速度方向變化，加速度不為零，故合外力不為零，A錯； 速率不變，動能不變，由動能定理知，合外力做的功為零，而支持力始終不做功，重力做正功，所以重力做的功與摩擦力做的功的代數和為零，但重力和摩擦力的合力不為零，C對，B、D錯.,1,2,3,4,3.(動能定理的簡單應用)一質量m1 kg的物體以20 m/s的初速度被豎直向下拋出，物體離拋出點高度h5 m處時的動能是多大？(g取10 m/s2，不計空氣阻力),答案,解析,1,2,3,4,答案250 J,4.(探究恒力做功與物體動能變化的關系)某同學利用落體法探究做功與物體動能變化的關系時，設計了如圖6甲所示的實驗，即將打點
13、計時器固定在鐵架臺上，連接重物的紙帶穿過打點計時器的限位孔，讓重物靠近打點計時器，接通電源后，使紙帶呈豎直狀態(tài)由靜止釋放，重物帶動紙帶下落后通過打點計時器打出計時點，其中在某次操作中打出的紙帶如圖乙所示.該 同學選取了第一個比較清晰的點作為計數點O，然后通過 測量使OAABBC，并將A、B、C三點依次選為計數點， 通過測量的數據和紙帶記錄的時間得出了vA0.12 m/s、 vB0.17 m/s、vC0.21 m/s.請根據以上的數據驗證重力對 重物所做的功與重物速度的平方成正比.,解析,答案,1,2,3,4,圖6,答案見解析,解析設由O到A的過程中，重力對重物所做的功為W0，那么由O到B的過程中，重力對重物所做的功為2W0，由O到C的過程中，重力對重物所做的功為3W0. 由計算可知，vA21.44102 m2/s2 vB22.89102 m2/s2 vC24.41102 m2/s2,即vB22vA2，vC23vA2 由以上數據可以判斷Wv2是正確的，也可以根據Wv2的圖線來判斷(如圖所示).,1,2,3,4,
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