全優(yōu)粵教版物理必修2課件2019 1 16課件第4章 第3節(jié)

1、物理必修2配粵教版第三節(jié)探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系物理必修2配粵教版1(2017廣東學業(yè)考)如圖所示，質(zhì)量為m的小孩，從長為l傾角為30的固定斜面頂端下滑至底端，此過程重力對小孩做的功為(Amgl)B. mgltan 30C. mglcos 30D. mglsin 30物理必修2配粵教版【答案】D【解析】由幾何關(guān)系可知，物體下落高度hlsin故重力做的功WGmghmglsin 30，故D正確30；物理必修2配粵教版2關(guān)于動能的理解，下列說法不正確的是()A. 動能是普遍存在的機械能的一種基本形式，凡是運動的物體都具有動能B. 動能總是正值，但對于不同的參考系，同一物體的動 能大小是不同的

2、C. 一定質(zhì)量的物體，動能變化時，速度一定變化，但速 度變化時，動能不一定變化D. 動能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)【答案】D物理必修2配粵教版3下列說法中正確的是()A. 地面上的物體重力勢能一定為零B. 質(zhì)量大的物體重力勢能一定大C. 不同質(zhì)量的物體中，離地面最高的物體其重力勢能最大D離地有一定高度的物體，其重力勢能也可能為零【答案】D【解析】物體的重力勢能的大小與參考面的選取即物體相對于參考面的高度以及物體的質(zhì)量決定，故D正確，A、B、C 錯物理必修2配粵教版一、實驗與探究探究重力做功與物體動能變化的關(guān)系1實驗目的：.2實驗方法：讓物體自由下落，下落過程經(jīng)過A、B兩點，測出A、B兩點的高

3、度差hAB和A、B兩點的速度vA、vB，mghAB則重力做的功為WG.1122mv mvBA動能變化為E 22.k驗證WG與Ek的關(guān)系物理必修2配粵教版3實驗器材： 打點計時器、紙帶、夾子、 毫米刻度尺、 電源.重錘、鐵架臺、物理必修2配粵教版4實驗步驟：(1) 按圖把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計 時器與學生電源連接好(2) 把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過計 時器限位孔， 用手 沿豎直方向提起紙帶使重錘停靠在 打點計時器附近接通電源，待打點穩(wěn)定后，松開紙帶(3)， 讓重錘自 由下落(4)重復幾次，得到35條打好點的紙帶物理必修2配粵教版(5)在打好點的紙帶中挑選點跡清

4、晰的一條紙帶，在起始點標上 0，以后依次標上 1,2,3用刻度尺測出對應下落高度 h1 h2、h3.hhn1n1(6)應用公式 v v 、計算各點對應的即時速度n12Tv2、v3.12(7)計算各點對應的重力做的功mgh 和動能的增加量 mvn2進行比較物理必修2配粵教版(8)將測得的數(shù)據(jù)填入下表，觀察、對比、分析，尋求規(guī)律各點123456下落高度 h/m速度 vn/(ms 1)mghn122mvn結(jié)論物理必修2配粵教版5.誤差分析(1) 偶然誤差測量長度時會帶來誤差，減小誤差的辦法是：測距離時都應從第一個點O 量起；多測幾次取平均值(2) 系統(tǒng)誤差實驗中重物和紙帶下落過程中要克服阻力(主要是

5、打點計 時器的阻力)做功，故動能的增加量Ek必定 稍小于 重力做的功WG.物理必修2配粵教版6注意事項(1) 應盡最大可能減小各種阻力的影響， 可采取如下措施：密度較大應選用質(zhì)量和的重物，以減小空氣阻力的影響打點計時器必須穩(wěn)固安裝在鐵架臺上，并且兩個限位孔的中線要 嚴格豎直 ，以減小紙帶所受的摩擦力釋放前將紙帶 拉至豎直且保證不與限位孔接觸以減小紙帶與限位孔間的摩擦先接通電源(2)實驗時必須，打點計時器正常工作后再放開紙帶讓重物下落物理必修2配粵教版二、理論分析與論證1推導物理必修2配粵教版如圖所示，質(zhì)量為 m 的物體，在恒力 F 和摩擦力 f 作用下，經(jīng)位移 s 后，速度由 v1 增加到 v

6、2.外力做的總功：W (Ff)s.由牛頓第二定律：Ff ma.v2v221由運動學公式：s 2a.1122mv mv2122聯(lián)立式得：W.即 WEk2Ek1Ek.2結(jié)論： 外力做的總功等于物體動能的變化 .必修2配粵教版物理三、動能定理1 內(nèi) 容 ： 動能的變化合外力對物 體所 做 的功 等 于 物 體Ek2Ek12 表達式： W . 式中 Ek2 表示物體的 末動能；Ek1表示 初動能；W表示 合外力做的功3功與物體動能變化的關(guān)系(1)W為正功時，Ek2Ek1，物體的動能 增加減少(2)W為負功時，Ek2Ek1，物體的動能(3)W0時，Ek2Ek1，物體的動能 不變物理必修2配粵教版汽車在剎

7、車時，汽車的速度越大，從剎車到停止通過的位移也就越大，試分析其中的道理【答案】汽車剎車時， 汽車克服阻力做功， 其動能減小汽車的速度越大，其動能越大，克服阻力做的功就越多， 由于阻力一定，所以從剎車到停止通過的位移也就越大物理必修2配粵教版探究實驗數(shù)據(jù)處理例1某同學為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設計了如下實驗，他的操作步驟是：擺好實驗裝置如圖所示物理必修2配粵教版將質(zhì)量為200g的小車拉到打點計時器附近，并按住小車在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他挑選了一個質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上釋放小車，打開電磁打點計時器的電源，打出一條紙帶物理必修2配粵教版(1) 在多

8、次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：第一個點到第N個點的距離為40.0 cm.打下第N點時小車的速度大小為1.00m/s.該同學將鉤碼的重力當成小車所受的拉力，算出拉力對小車做的功為 J，小車動能的增量為 J.(2) 此次實驗探究結(jié)果， 他沒能得到“ 恒力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大顯然，在實驗探究 過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素請你根據(jù)該同學的實驗裝 置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是： .物理必修2配粵教版解析：(1)WFs501039.80.4 J0.196 J，E 1v2m1N20.21.002 J0.1 J，k2故

9、EkEk00.1 J.(2)由實驗步驟知，造成較大誤差的主要原因是：小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量；沒有平衡摩擦力；操作錯誤，先放小車后開電源答案：(1)0.196(或 0.2) 0.1 (2)見解析物理必修2配粵教版例2在探究外力做功與物體動能變化的實驗中，已知打點計時器所用的電源的頻率為50Hz，查得當?shù)氐闹亓铀俣萭9.80m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶，如圖所示，把第一個點記作O，另 選連續(xù)的四個點A、B、C、D作為測量的點，經(jīng)測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別是62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.根據(jù)以上數(shù)據(jù)

10、，可知重物由O點運動到C點，重力做的功為 J，動能的增加量等于 J(取兩位有效數(shù)字)結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi) 物理必修2配粵教版解析：本題考查實驗數(shù)據(jù)的處理問題，根據(jù)實驗原理直接進行計算 T 1s0.02 s，50所以由 O 點到 C 點，重力做的功為：WGmgh1.009.8077.76102 J7.62 J.打下 C 點時紙帶(即物體)的瞬時速度：OD OBvC2T(85.7370.18)102m/s3.887 5 m/s， 20.02物理必修2配粵教版故動能的增加量為：E 1v2m1C21.003.887 52 J7.56 J.k2答案：7.62 7.56 重力所做的功等于物體動能的增

11、加量題后反思：(1)利用勻變速直線運動的一個推論 vt v t，求2得瞬時速度另外要注意測量長度單位的換算(2)由于阻力做負功，因此在計算結(jié)果中 EpEk.物理必修2配粵教版1(2018重慶名校月考)某中學實驗小組采用如圖甲所示的裝置探究功與速度的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行打點計時器工作頻率為50 Hz.物理必修2配粵教版(1)實驗中木板略微傾斜，這樣做 A是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B是為了增大小車下滑的加速度C可使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功D可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動(2)實驗中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條、，并起 來掛在小車的前端進行多次實

12、驗，每次都要把小車拉到同一位 置再釋放小車把第1次只掛1條橡皮筋對小車做的功記為W， 第2次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為2W，.橡皮筋 對小車做功后小車獲得的速度可由打點計時器打出的紙帶測 出根據(jù)第4次實驗的紙帶(如圖丙所示，圖中的點皆為計時點)求得小車獲得的速度為 m/s(保留3位有效數(shù)字)物理必修2配粵教版(3)若根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的 Wv 圖象如圖乙所示，根據(jù)圖線形狀可知，對 W 與 v 的關(guān)系作出猜想肯定不正確的是 AW1BW vvCWv2DWv3.【答案】(1)CD (2)2.00 (3)AB物理必修2配粵教版【解析】(1)使木板傾斜，小車受到的摩擦力與小車所受重力沿木板方

13、向的分量大小相等，在不施加拉力時，小車在斜面上受到的合力為零，小車可以在斜面上靜止或做勻速直線運動；小車與橡皮筋連接后，小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功故A、B 錯誤，C、D 正確(2)各點之間的距離相等的時候小車做勻速直線運動，由圖可知，兩個相鄰的點之間的距離是 4.00cm 時做勻速直線1 1 x0.04s0.02s，利用公式 v t 可得 v0.02運動，tm/s f502.00 m/s.(3)根據(jù)圖象結(jié)合數(shù)學知識可知，該圖象形狀和yxn(n2,3,4)形狀相似本題選不正確的，故選 AB.物理必修2配粵教版對動能定理的理解1. 物理意義動能定理指

14、出了物體動能的變化是通過外力做功的過程 (即力對空間的積累)來實現(xiàn)的，并且通過功來量度，即外力對 物體做的總功，對應著物體動能的變化2. 動能定理的計算式是標量式v、s為相對同一參考系(一般為地面)的運動量，且式中只 涉及動能和功，無其他形式的能3. 研究對象動能定理所研究對象為單一物體，或者可以看成單一物體 的物體系物理必修2配粵教版4W的含義：是指包含重力在內(nèi)的任意外力的功都能引起動能的變化但只有重力或彈力做功才能引起重力勢能、彈 性勢能的變化，要注意以下對應關(guān)系.比較內(nèi)容表達式W合Ek2Ek1W重或彈Ep1Ep2物理意義合外力做功與物體動能變化的關(guān)系重力(彈力)做功與重力( 彈性)勢能變

15、化的關(guān)系等號左邊意義合外力做的功重力(彈力)做的功等號右邊意義動能的增量重力(彈性)勢能的減少量功能關(guān)系實質(zhì)合外力做功引起的是物體動能的變化，重力做功引起的是重力勢能的變化，功是能量轉(zhuǎn)化的量度物理必修2配粵教版特別提醒：動能定理反映了其他形式的能通過做功和動能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，只不過在這里其他形式的能并不出現(xiàn)，而以外力功的形式表現(xiàn)而已物理必修2配粵教版例3一個25 kg的小孩從高度為3.0 m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時的速度為2.0 m/s.取g10 m/s2，關(guān)于力對小孩做的功，以下結(jié)果正確的是()A合外力做功50 JC重力做功500 JB阻力做功500 JD支持力做功50 J物理必

16、修2配粵教版解析：重力做功 WGmgh25103 J750 J，C 錯；小孩所受支持力方向上的位移為零，故支持力做的功為零，D1錯；合外力做的功 WE 0，即 Wmv2225221Jk合合2mgh1v2m50 J，A 項正確；WWE 0， 故 WGk2阻阻750 J50 J700 J，B 項錯誤答案：A題后反思：(1)合力的功對應動能增量(2) 重力做功取決于初、末位置的高度差(3) 其他力的功可利用功的表達式或動能定理求解物理必修2配粵教版2一個質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升1 m，這時物體的速度是2 m/s，則下列說法中錯誤的是(A. 手對物體做功12 JB. 合外力對物體做功

17、12 J C合外力對物體做功2 J D物體克服重力做功10 J【答案】B)必修2配粵教版物理【解析】質(zhì)量為 1kg 的物體被提高 1m，則重力做功為WGmgh10 J，即物體克服重力做功為 10 J；根據(jù)動能11122定理，Wmv mv 122J02J；再由 W10222合合WGWT，得到 WTW 合WG2 J(10 J)12 J.物理必修2配粵教版動能定理的應用1適用條件：動能定理雖然是在物體受恒力作用，沿直線做勻加速直線運動的情況下推導出來的，但是對于外力是變 力或物體做曲線運動，動能定理都成立尤其對于變力作用或 曲線運動，動能定理提供了一種計算變力做功的簡便方的計算公式WFscos 只能

18、求恒力做的功，不能求變力的功， 而由于動能定理提供了一個物體的動能變化Ek與合外力對物 體所做功具有等量代換關(guān)系，因此已知(或求出)物體的動能變化EkEk2Ek1，就可以間接求得變力做功物理必修2配粵教版2應用動能定理解題的一般步驟：(1) 選取研究對象，明確其運動過程；(2) 分析研究對象的受力情況和各力的做功情況及正、負 功情況，然后求出總功；(3) 明確物體在運動過程始、末狀態(tài)的動能Ek1和Ek2；(4) 根據(jù)動能定理WEk2Ek1列出對應方程及其他必要 的方程求解；(5) 檢驗結(jié)果的合理性物理必修2配粵教版特別提醒：(1)動能定理的適用對象一般是單個物體，或運動狀態(tài)時刻相同的系統(tǒng)，對于

19、運動狀態(tài)不同的幾個物體一般選擇對其中的單個物體應用，而不選擇對整體應用(2)動能定理的表達式是標量式(可以有正負)，而有關(guān)的位移或速度均是相對于同一參考系(一般是地面)的量物理必修2配粵教版例4一質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕繩懸掛于O點，小球在水平力F的作用下，從P點緩慢地移動到Q點，如右圖所示，則力F所做的功為(A. mglcos B. Flsin Cmgl(1cos ) DFlcos )題眼直擊：由動能定理間接求解變力所做的功物理必修2配粵教版解題流程：答案：C物理必修2配粵教版題后反思：(1)變力(力的大小或方向發(fā)生變化)做功，不能按做功的定義式直接求得，應當善于應用動能定理；變力做的功

20、跟其他力做功的代數(shù)和(或合外力做的功)等于物體動能的變化(2)在分析此類題目時，根據(jù)運動狀態(tài)進行受力分析，判斷各力做功情況(特別是分清變力和恒力做功)及物體的初、末速度是解題的關(guān)鍵物理必修2配粵教版時的速度為 v0度，則在此過程中物塊克1122v mv Amgh mB022211Dmgh1v21vmm22v mvCmgh m002【答案】C222物理必修2配粵教版動能定理的綜合應用1在多過程問題中的應用(1) 若物體的運動過程可以分為若干階段，可以選擇分段 或全程應用動能定理，題目不涉及中間量時，選擇全程應用動 能定理更簡單、方便(2) 應用全程法解題求功時， 有些力不是全過程都作用的，必須根

21、據(jù)不同的情況分別對待，弄清楚物體所受的力在哪 段位移上做功，哪些力做功，做正功還是負功，正確寫出總功物理必修2配粵教版2在圓周運動問題中的綜合應用(1) 在圓周運動中，物體在各位置的速度大小是一重要物 理參量由于圓周運動是變加速曲線運動，運動學公式不能直 接運用，而動能定理在此卻能靈活應用(2) 只要明確各力做功情況， 不管恒力做功還是變力做功，只要不涉及過程的細節(jié)，都可使用動能定理列方程求解， 圓周運動中指向圓心(或背離圓心)的力是不做功的，因此應用動能定理非常簡捷物理必修2配粵教版特別提醒：(1)處理圓周運動問題時，一方面考慮向心力方程，另一方面列動能定理方程，使二者通過速度大小結(jié)合起來(2) 對于豎直平面內(nèi)的圓周運動，注意特殊位置的臨界條件(3) 應用動能定理進行全程列式時，應注意有些力并不一定全程都做功：物理必修2配粵教版例5某興趣小組設計了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)(所有數(shù)字均由圓或半圓組成，圓半徑比細管的 內(nèi)徑大得多)，底端與水平地面相切彈射裝置將一個小物體(可視為質(zhì)點)以v05m/s的水平初速度由a點彈出，從b點進入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從P點水平拋出，小物體與地面ab段間的動摩擦因數(shù)0.3，不計其他機械能損失，已知ab段長L1.5m，數(shù)字“0”的半徑R0.2kg，g10 m/