滬科版高中物理必修2：3.1　探究動能變化跟做功的關(guān)系ppt課件

1、第3章 動能的變化與機械功;3.13.1探求動能變化跟做功的關(guān)系探求動能變化跟做功的關(guān)系;自主閱讀自我檢測一、分析論證研討汽車動能的變化過程 二、動能動能定理1.動能(1)定義:物理學(xué)中把 mv2叫做物體的動能,用符號Ek表示。(2)表達式:Ek= mv2,式中v是瞬時速度。(3)單位:在國際單位制中,動能的單位是焦耳,符號是J。(4)動能是一個標量。;自主閱讀自我檢測2.動能定理動能定理(1)內(nèi)容內(nèi)容:外力對物體所做的功等于物體動能的增量。外力對物體所做的功等于物體動能的增量。(3)物理量的增量是指后一時辰的量值減去前一時辰的量值。3.恒力做功與物體動能的變化假設(shè)物體遭到一個與位移方向一樣的

2、恒力F作用,運動位移為s,那么W=Fs,動能定理還可以表示為Fs=Ek。4.過程量與形狀量(1)動能是一個形狀量。(2)功是一個過程量。5.運發(fā)動用F=150 N的力將一質(zhì)量為0.6 kg的籃球以10 m/s的速度投出,籃球打在高3.05 m的籃圈上。求運發(fā)動對籃球做的功。 提示:由動能定理得運發(fā)動做的功W= mv2=30 J。;自主閱讀自我檢測三、實驗探求恒力做功與物體動能變化的關(guān)系1.設(shè)計實驗(如下圖)所運用的器材有氣墊導(dǎo)軌、滑塊、光電門、計時器、氣源、刻度尺、細繩、鉤碼等。2.研討方案(1)直接驗證逐一比較力對物體所做的功與物體動能增量的大小之間的關(guān)系。(2)用圖像驗證根據(jù)W= mv2,

3、由實驗數(shù)據(jù)作出W與v2及W與m的關(guān)系圖像。;自主閱讀自我檢測1.正誤辨析正誤辨析(1)動能是矢量動能是矢量,其方向與速度方向一樣。其方向與速度方向一樣。 ()(2)動能是物體由于運動而具有的能。動能是物體由于運動而具有的能。 ()(3)物體的速度發(fā)生變化物體的速度發(fā)生變化,其動能就一定發(fā)生變化。其動能就一定發(fā)生變化。 ()(4)做實驗時要平衡摩擦力做實驗時要平衡摩擦力,且改動滑塊質(zhì)量就要重新平衡摩擦力。且改動滑塊質(zhì)量就要重新平衡摩擦力。 ()(5)合外力做功不等于零合外力做功不等于零,物體的動能一定變化。物體的動能一定變化。 ()答案答案:(1)(2)(3)(4)(5);自主閱讀自我檢測2.有

4、兩個物體甲、乙有兩個物體甲、乙,它們在同不斷線上運動它們在同不斷線上運動,兩物體的質(zhì)量均為兩物體的質(zhì)量均為m,甲物體速度為甲物體速度為v,動能為動能為Ek;乙物體速度為乙物體速度為-v,動能為動能為Ek,那么那么()A.Ek=-EkB.Ek=EkC.EkEk解析解析:由于動能是標量由于動能是標量,故故Ek=Ek。答案答案:B3.起重機鋼索吊著質(zhì)量起重機鋼索吊著質(zhì)量m=1.0103 kg的物體的物體,以以a=2 m/s2的加速度的加速度由靜止豎直向上提升了由靜止豎直向上提升了5 m,物體的動能添加了多少物體的動能添加了多少?(g取取10 m/s2)解析解析:由動能定理可知由動能定理可知,物體動能

5、的變化等于合外力對物體所做的物體動能的變化等于合外力對物體所做的功功,那么那么Ek=W合合,由由F合合=ma,W=F合合h得得Ek=F合合h=mah=1.010325 J=1.0104 J,即物體的動能添加了即物體的動能添加了1.0104 J。答案答案:1.0104 J;問題導(dǎo)引知識歸納典例分析知識點一知識點二對動能和動能定理的了解對動能和動能定理的了解右圖是高速列車右圖是高速列車,高速列車在出站時加速高速列車在出站時加速,進站時減速進站時減速,這兩個過程這兩個過程中合力分別做什么功中合力分別做什么功,列車的動能如何變化列車的動能如何變化?要點提示要點提示:加速出站時合力做正功加速出站時合力做

6、正功,動能增大動能增大;減速進站時合力做負減速進站時合力做負功功,動能減小。動能減小。;問題導(dǎo)引知識歸納典例分析知識點一知識點二1.動能的三個性質(zhì)動能的三個性質(zhì)(1)動能的瞬時性動能的瞬時性:物體動能的大小與物體瞬時速度的大小相對物體動能的大小與物體瞬時速度的大小相對應(yīng)應(yīng),是一個形狀量。是一個形狀量。(2)動能的標矢性動能的標矢性:動能是標量動能是標量,只需大小沒有方向只需大小沒有方向,且總大于且總大于(v0時時)或等于零或等于零(v=0時時),不能夠小于零不能夠小于零(無負值無負值)。運算過程中無需思。運算過程中無需思索速度方向。索速度方向。(3)動能的相對性動能的相對性:對于不同的參考系對

7、于不同的參考系,物體的速度不同物體的速度不同,那么物體那么物體的動能也不同。沒有特別指明時的動能也不同。沒有特別指明時,都是以地面為參考系。都是以地面為參考系。;問題導(dǎo)引知識歸納典例分析知識點一知識點二2.動能定理的了解動能定理的了解(1)W的含義的含義:一切外力所做功的代數(shù)和。一切外力所做功的代數(shù)和。(2)W與與Ek的關(guān)系的關(guān)系:合力做功是引起物體動能變化的緣由。假設(shè)合力做功是引起物體動能變化的緣由。假設(shè)合力對物體做正功合力對物體做正功,物體的動能添加物體的動能添加;假設(shè)合力對物體做負功假設(shè)合力對物體做負功,物體物體的動能減少的動能減少;假設(shè)合力對物體不做功假設(shè)合力對物體不做功,物體的動能不

8、變。物體的動能不變。(3)動能定理的本質(zhì)動能定理的本質(zhì):功能關(guān)系的一種詳細表達功能關(guān)系的一種詳細表達,物體動能的改動物體動能的改動可由合外力做功來度量?？捎珊贤饬ψ龉矶攘?。;問題導(dǎo)引知識歸納典例分析知識點一知識點二【例1】右圖是質(zhì)量為m的物體,從高為h、傾角為的光滑斜面頂端由靜止開場沿斜面下滑,最后停在程度面上。知物體與程度面間的動摩擦因數(shù)為,求:(1)物體滑至斜面底端時的速度;(2)物體在程度面上滑行的間隔。;問題導(dǎo)引知識歸納典例分析知識點一知識點二解析:物體從斜面上滑下,只需重力做功,使物體的動能添加。在程度面滑行時,摩擦力做負功使物體的動能又減少到0,分別在兩段過程中運用動能定理即可求

9、解。;問題導(dǎo)引知識歸納典例分析知識點一知識點二規(guī)律方法(1)運用動能定理時,先要進展受力分析,分析在這個過程中有哪些力做功,留意區(qū)分功的正負。(2)運用動能定理時要留意選取的研討對象和對應(yīng)過程,合力做的功和動能增量一定是對應(yīng)同一研討對象的同一過程。;問題導(dǎo)引知識歸納典例分析知識點一知識點二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1一個物體的速度從一個物體的速度從0增大到增大到v,外力對物體做功為外力對物體做功為W1;速度再從速度再從v增大到增大到2v,外力做功為外力做功為W2,那么那么W1和和W2的關(guān)系正確的的關(guān)系正確的選項是選項是()A.W1=W2B.W1=2W2C.W2=3W1 D.W2=4W1因此,W2=3W1

10、,選項C正確。 答案:C ;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析實驗探求恒力做功與物體動能變化的關(guān)系實驗探求恒力做功與物體動能變化的關(guān)系右圖是探求右圖是探求a與與F、m之間的定量關(guān)系實驗中的安裝。察看安裝圖之間的定量關(guān)系實驗中的安裝。察看安裝圖,思索以下問題思索以下問題:(1)實驗中實驗中,研討對象研討對象(小車小車)的瞬時速度如何求解的瞬時速度如何求解?假設(shè)知小車的質(zhì)假設(shè)知小車的質(zhì)量量,怎樣求某一瞬間小車的動能怎樣求某一瞬間小車的動能?(2)怎樣經(jīng)過該安裝探求合外力做功與動能變化的關(guān)系怎樣經(jīng)過該安裝探求合外力做功與動能變化的關(guān)系?要點提示要點提示:(1)運用紙帶上的點跡可以確定小車的瞬時

11、速度運用紙帶上的點跡可以確定小車的瞬時速度,再根據(jù)再根據(jù)Ek= mv2確定小車的動能。確定小車的動能。(2)可以運用直接驗證或圖像驗證來探求分析力做功與動能變化的可以運用直接驗證或圖像驗證來探求分析力做功與動能變化的關(guān)系。關(guān)系。;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析1.實驗原理實驗原理探求恒力做功與物體動能改動的關(guān)系探求恒力做功與物體動能改動的關(guān)系,可以測出力對物體做不同可以測出力對物體做不同的功時物體動能的變化的功時物體動能的變化,從而得到恒力做功與物體動能改動的關(guān)系。從而得到恒力做功與物體動能改動的關(guān)系。2.誤差分析誤差分析(1)假設(shè)忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力會對實驗結(jié)果帶假設(shè)

12、忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力會對實驗結(jié)果帶來影響。來影響。(2)實驗中實驗中,由于砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量由于砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量,可以為可以為繩子對小車的拉力繩子對小車的拉力F=mg,而實踐情況是砝碼及砝碼盤向下加速而實踐情況是砝碼及砝碼盤向下加速時時,mg-F=ma,所以所以Fmg。F與與mg的差別在砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量的差別在砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量偏大時會對實驗結(jié)果帶來影響。偏大時會對實驗結(jié)果帶來影響。(3)紙帶上各點之間間隔丈量時會帶來誤差。紙帶上各點之間間隔丈量時會帶來誤差。;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析【例2】 (2021江蘇物理)利用如圖甲

13、所示的實驗安裝探求恒力做功與物體動能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為m0=200.0 g,鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g,打點計時器的電源為50 Hz的交變電流。(1)掛鉤碼前,為了消除摩擦力的影響,應(yīng)調(diào)理木板右側(cè)的高度,直至向左輕推小車察看到。 ;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析(2)掛上鉤碼,按實驗要求打出的一條紙帶如圖乙所示。選擇某一點為O,依次每隔4個計時點取一個計數(shù)點。用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的間隔x,記錄在紙帶上。計算打出各計數(shù)點時小車的速度v,其中打出計數(shù)點“1時小車的速度v1=m/s。 ;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析(3)將鉤碼的重力視為小車遭到的拉力,g取9.80

14、m/s2,利用W=mgx算出拉力對小車做的功W。利用Ek= Mv2算出小車動能,并求出動能的變化量Ek。計算結(jié)果見下表。請根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在方格紙上作出Ek-W圖像。 ;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析(4)實驗結(jié)果闡明,Ek總是略小于W。某同窗猜測是由于小車所受拉力小于鉤碼重力呵斥的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車遭到的實踐拉力F=N。 解析:(1)調(diào)理木板右側(cè)的高度,在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動,以使小車的重力沿斜面向下的分力和摩擦力抵消,那么小車遭到的合力就是繩子的拉力,這樣便平衡了摩擦力。(2)打點計時器的電源為50 Hz的交變電流,且每隔4個計時點取一個計數(shù)點

15、,那么相鄰計數(shù)點打下的時間間隔為t=0.025 s=0.1 s;由于小車做勻加速運動,打出計數(shù)點“1時小車的速度為打出“0點和“2點之間的平均速度,即v1= =0.228 m/s。(3)先將表格中的數(shù)據(jù)在方格紙上描出,再用直線銜接所描畫的點,如答案圖所示。;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析(4)對小車和鉤碼整體由牛頓第二定律得mg=(m0+m)a對小車:F=m0a;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析答案:(1)小車做勻速運動(2)0.228(3)見以下圖(4)0.093規(guī)律方法經(jīng)過探求動能變化與做功的關(guān)系,應(yīng)明確功與速度確實定方法,從而得到動能定理。;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識

16、歸納典例分析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2某實驗小組采用圖甲的安裝探求外力做功與物體動能變化的關(guān)某實驗小組采用圖甲的安裝探求外力做功與物體動能變化的關(guān)系系,圖中小車中可放置砝碼圖中小車中可放置砝碼,實驗中小車碰到制動安裝時實驗中小車碰到制動安裝時,鉤碼尚未鉤碼尚未到達地面到達地面,打點計時器的任務(wù)頻率為打點計時器的任務(wù)頻率為50 Hz。;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析(1)實驗的部分步驟如下:在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點計時器,連在小車后端,用細線銜接小車和鉤碼;將小車停在打點計時器附近,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上打下一系列點,; 改動鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,改換紙帶,反復(fù)的操作。;知

17、識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析(2)圖乙是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D、E計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的間隔s及對應(yīng)時辰小車的瞬時速度v,請將C點的丈量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置。;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析紙帶的丈量結(jié)果 (3)本實驗,假設(shè)用鉤碼的重力表示小車遭到的合外力,為了減小這種做法帶來的實驗誤差,應(yīng)采取的兩項措施是; 。 ;知識點一知識點二問題導(dǎo)引知識歸納典例分析答案:(1)先接通電源再釋放小車封鎖打點計時器電源(2)5.18(5.165.19均可)0.49(3)平衡摩擦力鉤碼的重力遠小于小車

18、及砝碼的重力和;12341.在探求功與物體速度變化的關(guān)系驗中作出在探求功與物體速度變化的關(guān)系驗中作出W-v2圖像如下圖圖像如下圖,以下以下符合實踐的是符合實踐的是()解析:實驗證明,力做的功W與速度v的二次方成正比,即Wv2,故作出的W-v2圖像應(yīng)為一條過原點的直線,B項正確。答案:B;12342.(多項選擇多項選擇)在以下幾種情況中在以下幾種情況中,甲、乙兩物體的動能相等的是甲、乙兩物體的動能相等的是() D.質(zhì)量一樣,速度大小也一樣,但甲向東運動,乙向西運動 解析:由動能的表達式Ek= mv2知,A、B錯誤,C正確;因動能是標量,故D正確。答案:CD;12343.關(guān)于動能定理關(guān)于動能定理,以下說法正確的選項是以下說法正確的選項是()A.在某過程中在某過程中,外力做的總功等于各個