探究動能變化跟做功的關(guān)系課件

1、3.1 探究動能變化跟做功的關(guān)系,第3章 動能的變化與機械功,1、掌握動能的概念和動能定理,2、會利用實驗探究外力做功與動能變化的關(guān)系,3、理解探究學習的一般程序和方法，培養(yǎng)分析推理的能力,汽車啟動時，在牽引力的作用下行駛了一段距離，牽引力做了功，汽車的動能發(fā)生了變化，那么汽車動能的變化和做功有什么關(guān)系呢？,汽車的動能變化,假設(shè)有一輛質(zhì)量為m的汽車，在恒定的牽引力F作用下行駛，速度由v1增加到v2，相應的行駛距離為s。那么，在此過程中

2、，汽車的加速度多大？汽車運動的速度跟牽引力、距離的關(guān)系是怎樣的？,由牛頓第二定律：,由運動學公式：,聯(lián)立可得：,解析：,分析：,1、 是功的計算式，代表汽車行駛距離為s的過程中牽引力 所做的功。,2、物理學中把 叫做物體的動能，,反映了汽車從初狀態(tài)到末狀態(tài)的動,能變化，稱為動能的增量。,用符號Ek表示,結(jié)論：,恒定的牽引力對汽車做的功等于汽車動能的增量。,推廣：,前面的推導是以恒力對汽車做功為例進行的，進一步的推導證明，

3、對于變力做功和多個力做功、多個運動過程的情況同樣有類似的結(jié)論，這就是動能定理。,動能定理,外力對物體所做的功等于物體動能的增量。,注：某個物理量的增量等于末狀態(tài)對應的量減去初狀態(tài)對應的量，增量不一定是正值，負值表示該物理量減小了，但這個差值仍叫做增量。,實驗探究：,能否通過實驗驗證恒力做功和物體動能變化的關(guān)系呢？,制定計劃與設(shè)計實驗:,1、怎樣計算恒力做功？,2、怎樣計算物體動能的變化？,確定恒力的大小，測量在恒力作用下發(fā)生的位移,測量

4、物體的質(zhì)量和運動速度,閱讀課本相關(guān)內(nèi)容思考,1、怎樣確定恒力的大小和物體的位移？,用鉤碼的重力來表示滑塊受到的拉力，為了減小誤差，可以用氣墊導軌來減小摩擦，并讓鉤碼的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量。用刻度尺測量滑塊初末位置間的距離得到位移。,2、怎樣測定滑塊的速度？,通過光電門測定滑塊通過的時間，用游標卡尺測定擋光片的寬度，計算滑塊的速度。,3、怎樣處理數(shù)據(jù)驗證結(jié)論？,計算做功和對應的動能增量并列表進行觀察比較。把得到的數(shù)據(jù)畫到圖像中，研究W與

5、v2、與質(zhì)量m的關(guān)系。,進行實驗，收集數(shù)據(jù),實驗步驟：,1、按照課本圖示安裝好裝置，并調(diào)節(jié)氣墊導軌使滑塊剛好在導軌上做勻速直線運動。,2、測量滑塊和鉤碼的質(zhì)量，要選擇合適的鉤碼，使鉤碼的質(zhì)量m遠小于滑塊的質(zhì)量M。,3、讓鉤碼牽引滑塊從靜止開始加速，并記錄開始運動的位置坐標x1和光電門所在處的位置坐標x2、以及滑塊經(jīng)過光電門所用的時間t，用游標卡尺測量擋光片的寬度D。,4、改變光電門的位置，再測量幾組數(shù)據(jù)。,5、比較mg（x2-x1）與

6、 的關(guān)系。,結(jié)論：,在誤差范圍內(nèi)，鉤碼重力做的功等于滑塊動能的增量。,案例分析：,一顆質(zhì)量為40g的子彈以100m/s的速度擊穿蘋果。子彈穿過蘋果后，速度降為60m/s。問子彈擊穿蘋果前后的動能變化了多少？蘋果對子彈做了多少功？,解析：,已知子彈m=40g=4.0×10-2kg ,初速度v1=100m/s,末速度v2=60m/s，由動能定理可知蘋果對子彈做的功為,帶入數(shù)據(jù)得W=-128J,所以動能減小了128J，蘋果

7、對子彈做了-128J的功,1、質(zhì)量一定的物體（ ） A、速度發(fā)生變化時，動能一定發(fā)生變化 B、速度發(fā)生變化時，動能不一定發(fā)生變化 C、速度不變時，其動能一定不變 D、動能不變時，速度一定不變,BC,解析：速度是矢量，速度變化可能是方向變化，大小不變，此時物體的動能不變。,2、一質(zhì)量為2 kg的滑塊，以4 m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行，從某一時刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間，滑塊的速度方向變?yōu)橄?/p>

8、右，大小為4 m/s，在這段時間里水平力做的功為( )A、0 B、8 J C、16 J D、32 J,A,解析：水平力做的功等于動能的增量，速度的大小不變，則動能的增量為0，所以水平力做功為零。,3、放在光滑水平面上的某物體，在水平恒力F的作用下，由靜止開始運動，在其速度由0增加到v和由v增加到2v的兩個階段中，F(xiàn)對物體所做功之比為 ( )A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D

9、.1∶4,解析：,C,4、下列關(guān)于運動物體所受的合外力、合外力做功和動能變化的關(guān)系，正確的是（ ）A．如果物體所受的合外力為零，那么，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．如果物體在合外力作用下做變速運動，則動能一定變化D．如果物體的動能不變，則所受的合外力必定為零,A,5、質(zhì)量為m的物體，在一恒定拉力F的作用下，以速度v1開始沿水平面運動，經(jīng)位移s后速度增加到v2，已知物體

10、與水平面之間的摩擦力恒為f，試導出外力做功與物體動能變化的關(guān)系。,即：W外=Ek2－Ek1=△Ek,由牛頓第二定律：,由運動學公式：,聯(lián)立可得：,6、某探究學習小組的同學欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、打點計時器、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙．當滑塊連接上紙帶，用細線繞過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態(tài)。若你是小組中的一位成員, 要完成該項實驗, 則

11、:,（1）你認為還需要的實驗器材( ),天平，刻度尺,（2）實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應滿足的實驗條件是 ，實驗時首先要做的一步是 ．,沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量,平衡摩擦力,2、動能定理的內(nèi)容：外力對物體所做的功等