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1、4.3 4.3 探究外力做功与物探究外力做功与物体动能变化的关系体动能变化的关系 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 知识回顾：知识回顾：1、如何理解功能关系？、如何理解功能关系？2、怎样理解、怎样理解“功是能量转化的量度功是能量转化的量度”？3、什么叫动能？物体的动能大小与哪些因素、什么叫动能？物体的动能大小与哪些因素有关？有关？4、动能的表达式是怎样的？、动能的表达式是怎样的？表达式中的速度是指平均速度还是瞬时速度？表达式中的速度是指平均速度还是瞬时速度？5、怎样计算重力所做的功？、怎样计算重力所做的功？ 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做
2、功与物体动能变化的关系 “陆战之王陆战之王”新新“杀手杀手”：“动能导弹动能导弹”亮亮相美军相美军 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 美军的美军的“动能导弹动能导弹” 速度达到了速度达到了1524m/s，弹头不采用炸药和引信，只装备一枚硬度极高弹头不采用炸药和引信，只装备一枚硬度极高的的“钨长杆穿透器钨长杆穿透器”。从发射到击中目标的飞。从发射到击中目标的飞行时间在行时间在5秒钟秒钟之内。能够穿透目前所有的装之内。能够穿透目前所有的装甲系统。甲系统。 从科学的意义上讲，动能导弹原理并不复从科学的意义上讲，动能导弹原理并不复杂，如同陨石能击穿地球表面的石头，
3、只不过杂，如同陨石能击穿地球表面的石头，只不过因为动能很大而已！因为动能很大而已！ 那么，怎样获得很大的动能呢？那么，怎样获得很大的动能呢？ 动能的变化和做功有什么样的定量关系呢？动能的变化和做功有什么样的定量关系呢？ 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 1、出站的列车，速度越来越快，它的动能为什、出站的列车，速度越来越快，它的动能为什么增加？么增加？2、进站的列车，速度越来越慢，它的动能为什、进站的列车，速度越来越慢，它的动能为什么减少？么减少？从做功的角度谈一谈以下问题：从做功的角度谈一谈以下问题：3、匀速行驶的列车，它的动能为什么不变？、匀速行驶的列车
4、，它的动能为什么不变？想一想想一想动能的变化应该是由什么力的功决定的？动能的变化应该是由什么力的功决定的？ 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 猜一猜猜一猜 物体动能的变化与合外力对它做的功可能物体动能的变化与合外力对它做的功可能存在什么样的定量关系？存在什么样的定量关系？实验目的实验目的 探究合外力做功与物体动能变化的关系？探究合外力做功与物体动能变化的关系？ 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 实验筹划实验筹划1、实验需要测量哪些物理量？、实验需要测量哪些物理量？2、有哪几个物理量会很难测量？、有哪几个物理量会很难测量
5、？3、怎样设计一个最简单的实验来进行研究？、怎样设计一个最简单的实验来进行研究？实验方法实验方法 利用打点计时器研究自由落体运动中重力利用打点计时器研究自由落体运动中重力做功与物体动能变化的关系？做功与物体动能变化的关系？ 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 实验原理和数据实验原理和数据1、重力做功：、重力做功：2、动能的变化：、动能的变化：3、质量、质量m不用测量不用测量mghWG h用刻度尺测量用刻度尺测量2kmv21E v用用 计算计算 2Tssvv212t 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 实验步骤实验步骤实验器
6、材实验器材打点计时器、纸带、重锤、铁架台、刻度尺打点计时器、纸带、重锤、铁架台、刻度尺1、把打点计时器按装在铁架台上。、把打点计时器按装在铁架台上。2、把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一、把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一 端穿过计时器的限位孔，用手竖提起纸带使重端穿过计时器的限位孔，用手竖提起纸带使重锤停靠在计时器附近。锤停靠在计时器附近。3、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。4、重复三次，挑选点迹清晰的纸带使用。、重复三次，挑选点迹清晰的纸带使用。 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 43 探究外力做功与物
7、体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 数据及计算数据及计算实验结论：实验结论：(O C)0.304m0.7800.305m3.11(0 B)0.171m0.5850.172m1.75(O A)动能增量动能增量Ek(J)末速度末速度v(ms-1)重力做功重力做功W(J)下落距离下落距离h(cm)过程过程4.87设重锤质量为设重锤质量为m mOACB1.753.114.870.77在误差允许的范围内，可以认为外力对在误差允许的范围内，可以认为外力对物体所做物体所做的功等于物体动能的的功等于物体动能的变化。 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 误差分析
8、误差分析1、本实验中系统误差的主要来源是什么？、本实验中系统误差的主要来源是什么？2、为什么重力做的功总是略大于重锤动能的、为什么重力做的功总是略大于重锤动能的增量？增量？ 计算时所选的计数点应尽量远离纸带上的计算时所选的计数点应尽量远离纸带上的第一点，以减小测量和计算的误差。第一点，以减小测量和计算的误差。另外要注意：另外要注意： 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 理论推导一理论推导一 如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体，在一恒定拉力的物体，在一恒定拉力F作用下，沿光滑的水平面以速度作用下，沿光滑的水平面以速度v1开始运动，开始运动，经位移经位移s
9、后速度增加到后速度增加到 v2，你能否根据牛顿第二，你能否根据牛顿第二定律和运动学公式导出合外力所做的功与物体动定律和运动学公式导出合外力所做的功与物体动能变化的关系？能变化的关系？v1v2FsFm 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 合外力对物体做的功：合外力对物体做的功：FsW 根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：maF 由运动学公式：由运动学公式：as2vv2122 变形得：变形得：a2vvs2122 联立各式得：联立各式得：21222122mv21mv21a2vvmaW 即：即：2122mv21mv21W 合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。合外
10、力对物体所做的功等于物体动能的变化。 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 理论推导二理论推导二 上题中，如物体还受一恒定的摩擦力上题中，如物体还受一恒定的摩擦力f作用，作用，合外力对物体所做的功与物体动能的变化又有什合外力对物体所做的功与物体动能的变化又有什么关系？么关系？ W=Fsfs 即即W =avvs22122 2122212221212mvmvavvmaW 2122mv21mv21 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 理论推导二理论推导二 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 动能
11、定理动能定理1、内容、内容合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。2、公式、公式2122mv21mv21W 1k2kEEW 3、说明、说明、当合外力对物体做正功时，、当合外力对物体做正功时，W0，Ek2Ek1，动能增加；当合外力对物体做负功时，动能增加；当合外力对物体做负功时，W0，Ek2Ek1，动能减小。，动能减小。、W表示合力的功，表示合力的功， Ek1、Ek2分别表示物体在分别表示物体在初、末状态的动能。初、末状态的动能。 Ek1、Ek2的位置不能交换！的位置不能交换！或者或者 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系
12、 例例1、一架飞机，质量、一架飞机，质量m=5.0103Kg，起飞过程，起飞过程中从静止开始滑行的路程为中从静止开始滑行的路程为S=5.3102m时，达时，达到起飞速度到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平。在此过程中飞机受到的平均阻力是重量的均阻力是重量的0.02倍，求飞机受到的牵引力倍，求飞机受到的牵引力?由由(F-f)s=mV2/2得得 1.7104N 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 动能定理解题的基本步骤：动能定理解题的基本步骤：1、选取研究对象和过程。、选取研究对象和过程。2、分析各力做功的情况并求出总功。、分析各力做功的情况并求出总
13、功。（受力分析）（受力分析）3、确定初、末状态的动能。、确定初、末状态的动能。（运动分析）（运动分析）4、用动能定理列方程求解。、用动能定理列方程求解。提示：提示： 动能定理不仅适用于恒力做功，也适用于动能定理不仅适用于恒力做功，也适用于变力做功；不仅适用于直线运动，也适用于曲变力做功；不仅适用于直线运动，也适用于曲线运动。线运动。 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 例例2：如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体在水平恒力的物体在水平恒力F的作用下，由静止开始前进的作用下，由静止开始前进s1后撤去后撤去F，物体与，物体与水平面的摩擦力为水平面的摩擦力为f
14、，物体从开始到最终停止运，物体从开始到最终停止运动的位移是多少？动的位移是多少？Ffs1svf123方法一：分段法方法一：分段法解：根据动能定理，物体从状态解：根据动能定理，物体从状态1至状态至状态2过程，过程，有有 （Ff）s1=mv2/2 0 物体从状态物体从状态2至状态至状态3过程，过程，有有 f(s s1）= 0 mv2/2 联立联立、得得 Fs1 fs=0 即即s=Fs1/f方法二：整体法方法二：整体法解：全程运用动能定理列方程：解：全程运用动能定理列方程： Fs1 fs=0 得：得：s=Fs1/f小结：优先使用整体法练习练习1： 物体从高出地面物体从高出地面H处自由落下，不计空气阻
15、力，处自由落下，不计空气阻力，落至地面掉入沙坑落至地面掉入沙坑h停止，求物体在沙坑中受到的平均停止，求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？阻力是其重力的多少倍？Hh解法一：分段法解法一：分段法自开始下落至与沙坑接触前：自开始下落至与沙坑接触前： mgH=mv2/20 接触沙坑至静止：接触沙坑至静止：（mgF）h=0mV2/2 联立得：联立得：F/mg=（Hh）/h解法二：整体法解法二：整体法从开始下落至最终静止：从开始下落至最终静止：mg（Hh）Fh=0解得：解得：F/mg=（Hh）/h 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 1、一个物体沿着高低不平的
16、曲面做匀速率运、一个物体沿着高低不平的曲面做匀速率运动，在下面几种说法中，正确的是：动，在下面几种说法中，正确的是：( )A、动力做的功为零、动力做的功为零 B、阻力做的功为零、阻力做的功为零 C、动力做功与阻力做功的代数和为零、动力做功与阻力做功的代数和为零 D、合力做的功为零、合力做的功为零 C D练习练习 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 2、关于做功和物体动能变化的关系、关于做功和物体动能变化的关系,不正确的是不正确的是( )A、只有只有动力对物体做功，物体的动能增加动力对物体做功，物体的动能增加 B、只有只有物体克服阻力做功，它的动能减少物体克服
17、阻力做功，它的动能减少C、外力对物体做功的代数和等于物体的末动能、外力对物体做功的代数和等于物体的末动能 与初动能之差与初动能之差 D、动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定、动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定 变化变化D 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 4、某人用手将、某人用手将1kg的物体由静止向上提起的物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为这时物体的速度为2m/s，则手对物体做的功是，则手对物体做的功是 _3、一物体在外力的作用下速度由零达到、一物体在外力的作用下速度由零达到v，做，做功为功为W1；另一物体速度由；另一物体速度由v变到变到2v
18、，做功为，做功为W2，则，则W1 W2=_1：312 J 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 5、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和功能变化的关系正确的是：功和功能变化的关系正确的是：( )A、如果物体所受的合外力为零，那么，合外、如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零力对物体做的功一定为零B、如果合外力对物体所做的功为零，则合外、如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零力一定为零C、物体在合外力作用下作变速运动，动能一、物体在合外力作用下作变速运动，动能一定变化定变化 D、物体的动能
19、不变，所受的合外力必定为零、物体的动能不变，所受的合外力必定为零A6、下列说法正确的是、下列说法正确的是（ ）A、合力对物体做的功越多，物体的动能就越大、合力对物体做的功越多，物体的动能就越大B、外力对物体做功的代数和等于物体末动能与、外力对物体做功的代数和等于物体末动能与 初动能之差。初动能之差。C、物体作匀速圆周运动时，合力一定不做功。、物体作匀速圆周运动时，合力一定不做功。D、物体运动过程中受的合力不为零，则它的动、物体运动过程中受的合力不为零，则它的动 能一定变化。能一定变化。E、物体运动过程中受的合力不为零，则它的速度一、物体运动过程中受的合力不为零，则它的速度一定定 变化。变化。 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 BCE 43 探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系 7、质点在恒力作用下，从静止开始作直线运、质点在恒力作用下，从静止开始作直线运动，则质点的动能（动，则质点的动能（ ）A、与它通过的位移成正比、与它通过的位移成正比B、与它通过的位移的平方成正比、与它通过的位移的平方成正比C、与它运动的时间成正比、与它运动的时间成正比 D、与它运动的时间的平方成正比、与它运动的时间的平方成正比 A D