探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系

1、物理物理必修必修2 2（粵教）（粵教）第四章第四章 機械能和能源機械能和能源第三節(jié)第三節(jié) 探究外力做功與物體動能探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系變化的關(guān)系重點：重點：實驗探究動能定理以及動能定理的理解實驗探究動能定理以及動能定理的理解難點：難點：動能定理的應(yīng)用動能定理的應(yīng)用 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習篇預(yù)習篇1探究動能定理的實驗探究動能定理的實驗(落體法落體法)，如圖甲所示：，如圖甲所示： 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習篇預(yù)習篇(1)目的：目的：_.(2)原理方法：物體做自由落體運動，下落過程中經(jīng)過原理方法：物體做自由落體運動，下落過程中經(jīng)過A、B兩點，設(shè)法測出兩點，設(shè)法測出A、B兩點的高度差兩點的高度差hA

2、B和和A、B兩點的兩點的速度速度vA、vB.計算此過程中重力做功計算此過程中重力做功WG_動能變動能變化量為化量為Ek_結(jié)果發(fā)現(xiàn)：物體在自由結(jié)果發(fā)現(xiàn)：物體在自由落體過程中，重力做的功落體過程中，重力做的功_物體動能的增量物體動能的增量 (3)器材：器材：_、紙帶、紙帶、_、鐵、鐵架臺、架臺、_、_探究外力做功與物體動能改變的關(guān)系探究外力做功與物體動能改變的關(guān)系mghAB等于等于電火花式打點計時器電火花式打點計時器重鍾重鍾刻度尺刻度尺電源電源 欄目鏈接欄目鏈接(4)步驟：步驟：按圖連接好實驗裝置，把打點計時器與電按圖連接好實驗裝置，把打點計時器與電源連接好源連接好把紙帶一端固定在重錘上，另一端穿

3、過計時器的限把紙帶一端固定在重錘上，另一端穿過計時器的限位孔，用手位孔，用手_提起紙帶，使重錘?？吭谔崞鸺垘?，使重錘?？吭赺先先_，等計時器正常工作后，再，等計時器正常工作后，再_重復(fù)幾次從打出的紙帶中，挑選重復(fù)幾次從打出的紙帶中，挑選_的一條在起始點標上的一條在起始點標上O點，后面的依次標上點，后面的依次標上A，B，C，用，用_測出到起點的間隔測出到起點的間隔h1，h2，h3.預(yù)習篇預(yù)習篇豎直豎直打點計時器的下方打點計時器的下方接通電源接通電源釋放紙帶釋放紙帶點跡清晰點跡清晰刻度尺刻度尺 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習篇預(yù)習篇mg(hBhA) 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習篇預(yù)習篇系統(tǒng)誤差，重錘下落時需克服阻力

4、系統(tǒng)誤差，重錘下落時需克服阻力(主要與限位孔主要與限位孔的阻力的阻力)，故，故WG必定略必定略_Ek.(7)注意事項：注意事項：務(wù)必先務(wù)必先_，再，再_重錘盡可能選擇質(zhì)量重錘盡可能選擇質(zhì)量_而體積而體積_的的物體，即物體，即_大的物體大的物體計時器的限位孔需計時器的限位孔需_，紙帶需，紙帶需_，盡可能減少摩擦，盡可能減少摩擦大于大于接通電源接通電源釋放紙帶釋放紙帶較大較大較小較小質(zhì)量質(zhì)量豎直安放豎直安放豎直穿過限位孔豎直穿過限位孔 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習篇預(yù)習篇2理論推導(dǎo)：理論推導(dǎo)：(1)推導(dǎo)：如圖所示，推導(dǎo)：如圖所示，質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體，在恒力的物體，在恒力F和摩擦力和摩擦力f作用下，經(jīng)位作

5、用下，經(jīng)位移移s后，速度由后，速度由v1增加到增加到v2.則外力做的總功：則外力做的總功：W_.(Ff)s 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習篇預(yù)習篇由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：Ff_.由運動學(xué)公式：由運動學(xué)公式：s_.聯(lián)系上式得：聯(lián)系上式得：W合合Ek2Ek1Ek.(2)結(jié)論：合外力對物體做的功結(jié)論：合外力對物體做的功_物體動能的變物體動能的變化化3動能定理：動能定理：(1)內(nèi)容：內(nèi)容：_對物體所做的總功，等于物體對物體所做的總功，等于物體_ma等于等于合外力合外力動能的增量動能的增量 欄目鏈接欄目鏈接預(yù)習篇預(yù)習篇(2)表達式：表達式：W_W為總功，為總功，Ek1、Ek2為初、為初、末動能，末動能，E

6、k為動能變化量為動能變化量(3)功與動能變化的關(guān)系：功與動能變化的關(guān)系：W為正功時，為正功時，Ek2Ek1，Ek0，動能，動能_W為負功時，為負功時，Ek2Ek1，Ek0，動能，動能_W0時，時，Ek2Ek1，Ek0，動能，動能_Ek2Ek1增加增加減小減小不變不變 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇考點考點1 動能定理的理解動能定理的理解1內(nèi)容：合外力對物體所做的總功內(nèi)容：合外力對物體所做的總功W，等于物體動，等于物體動能的增加量能的增加量2W為所有外力所做功的代數(shù)和外力既可以同時為所有外力所做功的代數(shù)和外力既可以同時作用，也可以是先后作用作用，也可以是先后作用3“動能增量動能增

7、量”是指末動能減初動能是指末動能減初動能Ek0表示表示動能增加，動能增加，Ek0表示動能減小表示動能減小4外力做功與動能變化的因果關(guān)系：外力對物體做外力做功與動能變化的因果關(guān)系：外力對物體做功是引起其動能變化的原因外力對物體做功等于物體動功是引起其動能變化的原因外力對物體做功等于物體動能增加，物體克服外力做功等于物體動能的減小能增加，物體克服外力做功等于物體動能的減小 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇例例1 質(zhì)量為質(zhì)量為2 kg的小物體從高為的小物體從高為3 m、長為、長為6 m的固定的固定斜面頂端由靜止開始下滑，如圖所示，滑到底端時速度為斜面頂端由靜止開始下滑，如圖所示，滑到底端時速度為6 m/

8、s，取，取g10 m/s2.則物體在斜面上下滑到底端的過程則物體在斜面上下滑到底端的過程中中()A重力對物體做功重力對物體做功120 JB合力對物體做功合力對物體做功60 JC物體克服摩擦力做功物體克服摩擦力做功24 JD支持力對物體做功支持力對物體做功60 J 欄目鏈接欄目鏈接解析解析 C答案答案考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇1質(zhì)量為質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升的物體被人用手由靜止向上提升1 m，這時物體的速度為這時物體的速度為2 m/s，g取取10 m/s2，則下列說法中不正，則下列說法中不正確的是確的是()A手對物體做功手對物體做功12 JB合外力對物體做功合外

9、力對物體做功12 JC合外力對物體做功合外力對物體做功2 JD物體克服重力做功物體克服重力做功10 Ju變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練B 欄目鏈接欄目鏈接解析解析考點篇考點篇 欄目鏈接欄目鏈接考點考點2 動能定理的應(yīng)用動能定理的應(yīng)用考點篇考點篇1解題方法解題方法(1)明確研究對象及運動過程，找出初、末狀態(tài)對應(yīng)的明確研究對象及運動過程，找出初、末狀態(tài)對應(yīng)的速度速度(2)正確受力分析，明確運動過程中，每個階段所受的正確受力分析，明確運動過程中，每個階段所受的一切外力，包括重力一切外力，包括重力(3)弄清各階段，每個外力做功的大小和正負情況，求弄清各階段，每個外力做功的大小和正負情況，求出各力做功的代數(shù)和出各力做

10、功的代數(shù)和(4)列方程求解注意挖掘題目的隱含條件，補充方程列方程求解注意挖掘題目的隱含條件，補充方程進行求解進行求解 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇2優(yōu)越性：可以簡便處理曲線、變力、多過程等做優(yōu)越性：可以簡便處理曲線、變力、多過程等做功問題功問題(1)動能定理雖然是在物體受恒力且做直線運動的情動能定理雖然是在物體受恒力且做直線運動的情況下得出的，但也適用于曲線運動的情況況下得出的，但也適用于曲線運動的情況(2)變力做功問題：當力變力做功問題：當力F的大小或方向變化時，不的大小或方向變化時，不能直接用能直接用WFscos 求解，可用動能定理求解求解，可用動能定理求解 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇例

11、例2 一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m的小球，用長為的小球，用長為L的輕繩懸掛于的輕繩懸掛于O點，小球在水平拉力點，小球在水平拉力F作用下，從平衡位置作用下，從平衡位置P點很緩慢點很緩慢地移動到地移動到Q點，此時輕繩與豎直方向夾角為點，此時輕繩與豎直方向夾角為，如圖所，如圖所示，則拉力示，則拉力F所做的功為所做的功為()AmgLcos BmgL(1cos )CFLsin DFLcos 小結(jié)：小結(jié)：當小球緩慢地移動時當小球緩慢地移動時，拉力始終變化拉力始終變化，涉及變力做功可以轉(zhuǎn)換為動能定理求解涉及變力做功可以轉(zhuǎn)換為動能定理求解 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇解析解析 B答案答案 小球緩慢地從小球緩慢地從P

12、移動到移動到Q，動能不變只有動能不變只有重力、水平拉力重力、水平拉力F對小球做功對小球做功，繩子拉力不做功繩子拉力不做功，由由動能定理：動能定理：mgL(1cos )WFEk0即即WFmgL(1cos )，故故B正確正確 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇u變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練BD 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇解析解析 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇 (3)多過程問題：既可分段考慮，也可全程考多過程問題：既可分段考慮，也可全程考慮當不考慮中間狀態(tài)時，全程用動能定理會簡便很慮當不考慮中間狀態(tài)時，全程用動能定理會簡便很多多 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇例例3如圖所示，將質(zhì)量為如圖所示，將質(zhì)量為2 kg的金屬小

13、球從離地的金屬小球從離地面面2 m高處由靜止釋放，落入泥潭并陷入高處由靜止釋放，落入泥潭并陷入5 cm深處，不深處，不計空氣阻力，求泥潭對金屬球的平均阻力大小計空氣阻力，求泥潭對金屬球的平均阻力大小(g取取10 m/s2) 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇解析解析 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇見解析見解析答案答案 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇小結(jié)：小結(jié)：應(yīng)用動能定理解決實際問題時應(yīng)用動能定理解決實際問題時，要準確要準確分析物體受力情況和做功情況分析物體受力情況和做功情況，準確確定所考慮過程的準確確定所考慮過程的始末狀態(tài)始末狀態(tài)，正確列出方程對物體在變力做功或做曲正確列出方程對物體在變力做功或做曲線

14、運動過程的做功問題線運動過程的做功問題，應(yīng)用動能定理解題較方便，應(yīng)用動能定理解題較方便 欄目鏈接欄目鏈接u變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練考點篇考點篇3如圖所示，傾角為如圖所示，傾角為的斜面上，質(zhì)量為的斜面上，質(zhì)量為m的滑塊從的滑塊從距擋板距擋板s0處，以初速度處，以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間動摩沿斜面上滑，滑塊與斜面間動摩擦因數(shù)為擦因數(shù)為，tan ，若滑塊每次與擋板碰撞時沒有機械，若滑塊每次與擋板碰撞時沒有機械能損失，求滑塊在整個運動過程中通過的總路程能損失，求滑塊在整個運動過程中通過的總路程 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇解析解析解析解析見解析見解析 欄目鏈接欄目鏈接考點考點3 與其他模型的綜合與其

15、他模型的綜合考點篇考點篇動能定理在近年高考中，經(jīng)常會與平拋運動、圓動能定理在近年高考中，經(jīng)常會與平拋運動、圓周運動等模型一起，結(jié)合臨界條件，進行綜合考察，需周運動等模型一起，結(jié)合臨界條件，進行綜合考察，需引起重視引起重視 欄目鏈接欄目鏈接考點篇考點篇例例4如圖所示，光滑水平面如圖所示，光滑水平面AB與半圓形軌道在與半圓形軌道在B點點相連，軌道位于豎直面內(nèi)，半徑為相連，軌道位于豎直面內(nèi)，半徑為R，一個質(zhì)量為，一個質(zhì)量為m的物的物塊靜止在水平面上，現(xiàn)向左推物塊使其壓緊輕質(zhì)彈簧，塊靜止在水平面上，現(xiàn)向左推物塊使其壓緊輕質(zhì)彈簧，然后放手，物塊在彈力作用下獲得一速度，當它經(jīng)然后放手，物塊在彈力作用下獲得一速度，當它經(jīng)B點進點進入半圓軌道瞬間，對軌道壓力