物理：4.3《探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系》學(xué)案（粵教版必修2）

1、§4.3探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系【學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、知識與技能：1、知道外力對物體做功可以改變物體的動能。2、正確理解動能定理。知道動能定理的適用條件，會用動能定理進(jìn)行計(jì)算3、會用實(shí)驗(yàn)方法來探究物理定律或規(guī)律。4、會推導(dǎo)動能定理。 5、會用動能定理解決力學(xué)問題，知道用動能定理解題的步驟二、過程與方法： 1、通過探究外力對物體做功與物體動能的變體關(guān)系，經(jīng)歷探究的主要環(huán)節(jié)；通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；通過分析、比較、歸納得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果；通過理論分析、推導(dǎo)與認(rèn)證，得到外力做功與物體動能變化的關(guān)系，體會科學(xué)探究的方法。.2、通過理論分析與認(rèn)證的過程，接受理性思維的訓(xùn)練。

2、三、情感態(tài)度與價值觀：1、通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)探究意識和實(shí)踐能力。2、經(jīng)歷討論與交流，培養(yǎng)的語言表達(dá)能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1、正確理解動能定理是本節(jié)課的重點(diǎn)。2、推導(dǎo)動能定理是本課的難點(diǎn)。3、會用動能定理解決力學(xué)問題是本節(jié)課的能力培養(yǎng)點(diǎn)。【知識要點(diǎn)】一、動能定理：一個物理過程中，物體受到的各個外力對物體做功的代數(shù)和等于物體動能的改變量。設(shè)初動能為Ek1，末動能為Ek2，則：W總 Ek = Ek2Ek1 （11）或 （12）運(yùn)用步驟：1、 選擇研究對象，明確要研究的是哪一段物理過程。 2、 做好研究對象的受力分析，分析并計(jì)算各個力做的功，求這些功的代數(shù)和。3、 分析研究對象在初、末狀態(tài)的

3、動能。4、 根據(jù)動能定律列出方程求解。注意：在中學(xué)范圍內(nèi)，上述動能定律只用于單個物體（要求能被看成質(zhì)點(diǎn)）的情形。二、物體動能的變化是所有外力共同作用的結(jié)果，或者說動能的變化可以用外力做的總功來量度。（12）式的左邊是從初狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中，所有外力對物體做的總功，（12）式的右邊要求是末、初兩狀態(tài)時物體的動能差（必須是末狀態(tài)減初狀態(tài)），而從初狀態(tài)到末狀態(tài)的過程，則沒有任何限制?？梢允菃我坏倪^程，也可以是多段單一過程組成的復(fù)雜過程，既可以是恒力作用的過程，也可以是變力作用的過程。動能定理不涉及物體運(yùn)動過程中的加速度和時間，因此應(yīng)用它來處理問題往往比較方便?！镜湫屠}】【例題1】某消防隊(duì)員從一平

4、臺上跳下，下落2 m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又降下0.5 m，在著地過程中地面對它雙腳的平均作用力為（ ）A自身重力的8倍B自身重力的10倍C自身重力的2倍D自身重力的5倍（先讓學(xué)生自己做一做，然后老師再給予點(diǎn)拔） 解析：由動能定理得，mg(h1+h2)-Fh2=0，解得，F(xiàn)=5mg。故選項(xiàng)D正確。【例題2】質(zhì)量為m的小球用長度為L的輕繩系住，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，運(yùn)動過程中小球受空氣阻力作用已知小球經(jīng)過最低點(diǎn)時輕繩受的拉力為7mg，經(jīng)過半周小球恰好能通過最高點(diǎn)，則此過程中小球克服空氣阻力做的功為 （ ） AmgL/4BmgL/3CmgL/2DmgL解析：由牛頓運(yùn)動

5、定律得，小球經(jīng)過最低點(diǎn)時7mg-mg=mv12/L，小球恰好能通過最高點(diǎn)，則mg=mv22/L，由動能定理得，mv12/2- mv22/2=mg2L-Wf，解以上各式得，Wf= mgL/2，故選項(xiàng)C正確?！纠}3】如圖所示，用細(xì)繩通過光滑的定滑輪用恒定的拉力F拉動光滑水平面上的物體，A、B、C是運(yùn)動路線上的三點(diǎn)，且AB=BC，則物體在A、B、C三點(diǎn)速度關(guān)系為（ ）AvB-vA=vC -vB BvB-vAvC -vB CvB-vAvC -vB DvC=2vB解析：物塊從A到B和從B到C，F(xiàn)做功分別為W1、W2，由動能定理得，W1=mvB2/2-mvA2/2，W2=mvC2/2-mvB2/2，由題

6、意可得，W1> W2，即得vB2-vA2>vC2-vA2，即(vB-vA)(vB+vA)> (vC-vB)(vC+vB)，因?yàn)?vB+vA)>(vC+vB)，所以vB-vAvC -vB故選項(xiàng)B正確。【規(guī)律總結(jié)】物體動能的變化是所有外力共同作用的結(jié)果，或者說動能的變化可以用外力做的總功來量度.動能定理常用的表達(dá)式是：W1+W2+Wn=mv22mv12.上式的左邊是從初狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中所有外力對物體做的總功，上式的右邊要求是末、初兩狀態(tài)時物體的動能差(必須是末狀態(tài)減初狀態(tài))，而從初狀態(tài)到末狀態(tài)的過程，則沒有任何限制.可以是單一的過程，也可以是多段單一過程組成的復(fù)雜過程，

7、既可以是恒力作用的過程，也可以是變力作用的過程.動能定理不涉及物體運(yùn)動過程中的加速度和時間，因此應(yīng)用它來處理問題往往比較方便.【當(dāng)堂反饋】1、下列關(guān)于運(yùn)動物體所受合外力和動能變化的關(guān)系正確的是（ ）A、如果物體所受合外力為零，則合外力對物體做的功一定為零B、如果合外力對物體所做的功為零，則合外力一定為零C、物體在合外力作用下做變速運(yùn)動，動能一定發(fā)生變化D、物體的動能不變，所受合外力一定為零2、質(zhì)量不等、動能相等的兩物體，在摩擦因數(shù)相同的水平地面上滑行至停止，則（ ） A、質(zhì)量大的物體滑行距離長 B、質(zhì)量小的物體滑行距離長C、質(zhì)量大的物體滑行時間短 D、質(zhì)量小的物體滑行時間短3、一質(zhì)量為1kg的

8、物體被人用手由靜止向上提升1m時，物體的速度是2m/s，下列說法中錯誤的是（g是10m/s2）（ ）提升過程中手對物體做功12J 提升過程中合外力對物體做功12J提升過程中手對物體做功2J 提升過程中物體克服重力做功10JA B C D4、質(zhì)量為m的子彈，以水平速度v射入靜止在光滑水平面上質(zhì)量為M的木塊，并留在其中，下列說法正確的是（ ）子彈克服阻力做的功與木塊獲得的動能相等阻力對子彈做的功與子彈動能的減少相等子彈克服阻力做的功與子彈對木塊做的功相等子彈克服阻力做的功大于子彈對木塊做的功A B C D5、有兩個物體a和b，其質(zhì)量分別為ma和mb，且mamb，它們的初動能相同，若a和b分別受到不

9、變的阻力Fa和Fb的作用，經(jīng)過相同的時間停下來，它們的位移分別為Sa和Sb，則（ ）AFaFb且SaSbBFaFb且SaSb CFaFb且SaSbDFaFb且SaSb6、（ 2007 年濟(jì)南模擬）如圖所示小物體與一根水平輕彈簧相連，放在水平面上，彈簧的另一端固定在P點(diǎn)已知小物體的質(zhì)量 m =2.0kg ，它與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.4 ，彈簧的勁度系數(shù) k = 200N / m，用力 F 拉小物體，使它從彈簧處于自然狀態(tài)的 O 點(diǎn)向右移動 10cm ，小物體處于靜止，這時彈簧的彈性勢能EP= 1J ，撤去外力后（ ） A小物體向左滑動的距離可以達(dá)到 12.5 cm B小物體向左滑動的距離一定

10、小于 12.5 cm C小物體回到 O 點(diǎn)時，物體的動能最大 D小物體達(dá)到最左位置時，動能為0，彈簧的彈性勢能也為07、如圖所示，質(zhì)量為m的物體，從h米高處由靜止滑下，至水平面上A點(diǎn)靜止；若使物體由A點(diǎn)沿原路徑返回C點(diǎn)，則外力至少做功為Amgh B2mgh C3mgh D條件不足，無法計(jì)算 8、為了探究對物體做功與物體速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如圖所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，請思考探究思路并回答下列問題（打點(diǎn)計(jì)時器交流電頻率為 50 Hz ) 。（1）為了消除摩擦力的影響應(yīng)采取什么措施？ （2） 當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋 1 條、 2 條、 3 條 并起來進(jìn)行第 1 次、

11、第 2 次、第 3 次 實(shí)驗(yàn)時，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度應(yīng)都保持一致，我們把第 1 次實(shí)驗(yàn)時橡皮筋對小車做的功記為 W 。 由于橡皮筋對小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶測出，如圖所示是其中四次實(shí)驗(yàn)打出的部分紙帶。 試根據(jù)第 、 項(xiàng)中的信息，填寫右表： 從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：_. 9、某地強(qiáng)風(fēng)風(fēng)速約為v=20m/s，設(shè)該地的空氣密度=1.3kg/m3，如果把截面S=20m2的風(fēng)的動能全部轉(zhuǎn)化為電能，則利用上述已知量寫出計(jì)算電功率的公式？電功率的大小約為多少瓦？（取一位有數(shù)字）10、如圖所示，長度為L的矩形板，以速度v沿光滑的水平面平動時，垂直滑向?qū)挾葹閘的粗糙地帶，板從開始受阻

12、到停下來，所經(jīng)過路程為s，而l<s<L（如圖），求板面與粗糙地帶之間的動摩擦因數(shù)。 11、如圖所示，用同樣材料制成的一個軌道，AB段為l/4圓弧，半徑為R，水平放置的BC段長為R一小物塊質(zhì)量為m，與軌道間動摩擦因數(shù)為，當(dāng)它從軌道頂端A由靜止下滑時恰好運(yùn)動到C點(diǎn)靜止，那么物塊在AB段克服摩擦力做的功為多少？v0v012、質(zhì)量為m的物體以速度v0豎直向上拋出，物體落回到地面時，速度大小為，（設(shè)物體在運(yùn)動過程中所受空氣阻力大小不變）如圖所示，求（1）物體運(yùn)動過程中所受空氣阻力的大小？（2）物體以初速度2v0豎直向上拋出時的最大高度？（3）在（2）中若假設(shè)物體落地碰撞過程中無能量損失，求物

13、體運(yùn)動的總路程？ 13、質(zhì)量M 2×103t 的列車從車站以恒定功率由靜止開出，沿水平直軌道運(yùn)動，經(jīng)t5min，行使了s5km，速度達(dá)到最大為vm108km/h，設(shè)列車運(yùn)動中所受阻力恒定，求列車所受的阻力和牽引力的功率ms=4.5mv14、如圖所示，皮帶的速度是3m/s，兩軸心距離s=4.5m，現(xiàn)將m=1kg的小物體輕放在左輪正上方的皮帶上，物體與皮帶間的動摩擦因數(shù)為=0.15。電動機(jī)帶動皮帶將物體從左輪運(yùn)送到右輪正上方時，電動機(jī)消耗的電能是多少？FvMm15、如圖所示，在光滑的水平面上有一平板車M正以速度v向右運(yùn)動，現(xiàn)將一質(zhì)量為m的木塊無初速地放上小車，由于木塊和小車間的摩擦力的作用，小車的速度將發(fā)生變化，為使小車保持原來的運(yùn)動速度不變，必須及時對小車施加一向右的水平恒力F，當(dāng)F作用一段時間后把它撤去時，木塊恰能隨小車一起以速度v共同向右運(yùn)動，設(shè)木塊和小車間的動摩擦因數(shù)為，求在上述過程中，水平恒力F對小車做多少功？16、（ 2005 年全國卷 ）如圖所示，在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪 K ，一條不可伸長的輕繩繞過 K 分別與物塊 A 、B 相連 A 、B 的質(zhì)量分別為mA、mB。開始時系統(tǒng)處于靜止