2017_2018學(xué)年高中物理第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功課件（打包6套）滬科版.zip,2017,_2018,學(xué)年,高中物理,章動(dòng),變化,機(jī)械功,課件,打包,滬科版 第3章 3 1探究動(dòng)能變化跟做功的關(guān)系 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 理解動(dòng)能的概念 會(huì)根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能 2 能從牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出動(dòng)能定理 理解動(dòng)能定理的物理意義 3 能應(yīng)用動(dòng)能定理解決簡(jiǎn)單的問題 4 掌握探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的實(shí)驗(yàn)方法 內(nèi)容索引 自主預(yù)習(xí)梳理 重點(diǎn)知識(shí)探究 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 自主預(yù)習(xí)梳理 一 動(dòng)能 動(dòng)能定理1 動(dòng)能 1 定義 物理學(xué)中把叫做物體的動(dòng)能 2 表達(dá)式 Ek 表達(dá)式中的速度是瞬時(shí)速度 動(dòng)能是 填 標(biāo)量 或 矢量 是 填 過程 或 狀態(tài) 量 3 單位 動(dòng)能的國(guó)際單位是 簡(jiǎn)稱 用符號(hào)J表示 標(biāo)量 狀態(tài) 焦耳 焦 2 動(dòng)能定理 1 內(nèi)容 外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的 2 表達(dá)式 W 3 說明 Ek Ek2 Ek1 Ek2為物體的 Ek1為物體的 增量 Ek 末動(dòng)能 初動(dòng)能 二 恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 如圖1 所使用的器材有 氣墊導(dǎo)軌 滑塊 計(jì)時(shí)器 氣源 刻度尺 細(xì)繩 鉤碼等 2 制定計(jì)劃 1 直接驗(yàn)證 逐一比較力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的大小之間的關(guān)系 2 用圖像驗(yàn)證 根據(jù)W mv2 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出及的關(guān)系圖像 圖1 W與m 光電門 增量 W與v2 1 判斷下列說法的正誤 1 物體的動(dòng)能大小與物體的質(zhì)量成正比 與物體的速度成正比 2 物體動(dòng)能具有方向 與速度方向相同 3 合外力對(duì)物體做的功等于物體的末動(dòng)能 4 合力對(duì)物體做正功 物體的動(dòng)能可能減小 5 一定質(zhì)量的物體 動(dòng)能變化時(shí) 速度一定變化 但速度變化時(shí) 動(dòng)能不一定變化 2 一個(gè)質(zhì)量為0 1kg的球在光滑水平面上以5m s的速度勻速運(yùn)動(dòng) 與豎直墻壁碰撞以后以原速率被彈回 若以初速度方向?yàn)檎较?則小球碰墻前后速度的變化為 動(dòng)能的變化為 10m s 0 重點(diǎn)知識(shí)探究 一 對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的理解 1 一質(zhì)量為m的物體在光滑的水平面上 在水平拉力F作用下運(yùn)動(dòng) 速度由v1增加到v2的過程通過的位移為s 則v1 v2 F s的關(guān)系是怎樣的 答案根據(jù)牛頓第二定律 F ma 答案 2 從推導(dǎo)結(jié)果知 水平力F的功等于什么量的變化 這個(gè)量與物體的什么因素有關(guān) 答案水平力F的功等于物體動(dòng)能的變化 動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān) 答案 1 對(duì)動(dòng)能Ek mv2的理解 1 動(dòng)能是標(biāo)量 沒有負(fù)值 與物體的速度方向無關(guān) 2 動(dòng)能是狀態(tài)量 具有瞬時(shí)性 與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 或某一時(shí)刻的速度 相對(duì)應(yīng) 3 動(dòng)能具有相對(duì)性 選取不同的參考系 物體的速度不同 動(dòng)能也不同 一般以地面為參考系 2 對(duì)動(dòng)能定理W Ek的理解 1 動(dòng)能定理的實(shí)質(zhì) 動(dòng)能定理揭示了合外力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能的變化之間的定量關(guān)系和因果聯(lián)系 合外力做功是因 動(dòng)能變化是果 動(dòng)能的改變可由合外力做的功來度量 合外力對(duì)物體做了多少功 物體的動(dòng)能就變化多少 合外力做正功 物體的動(dòng)能增加 合外力做負(fù)功 物體的動(dòng)能減少 2 動(dòng)能定理的適用范圍 動(dòng)能定理是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的 對(duì)于外力是變力 物體做曲線運(yùn)動(dòng) 物體經(jīng)歷多過程的情況同樣適用 例1下列關(guān)于動(dòng)能的說法正確的是A 兩個(gè)物體中 速度大的動(dòng)能也大B 某物體的速度加倍 它的動(dòng)能也加倍C 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能保持不變D 某物體的動(dòng)能保持不變 則速度一定不變 答案 解析 解析動(dòng)能的表達(dá)式為Ek mv2 即物體的動(dòng)能大小由質(zhì)量和速度大小共同決定 速度大的物體的動(dòng)能不一定大 故A錯(cuò)誤 速度加倍 它的動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?倍 故B錯(cuò)誤 速度只要大小保持不變 動(dòng)能就不變 故C正確 D錯(cuò)誤 例2在光滑水平面上 質(zhì)量為2kg的物體以2m s的速度向東運(yùn)動(dòng) 若對(duì)它施加一向西的力使它停下來 則該外力對(duì)物體做的功是A 16JB 8JC 4JD 0 答案 解析 二 實(shí)驗(yàn)探究 恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 觀察分別用如圖2甲 乙兩套實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 思考下面問題 答案甲圖用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 答案 圖2以上兩套實(shí)驗(yàn)操作有何不同之處 乙圖用的是光電門 1 探究思路探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 需要測(cè)量不同的力在不同的過程中做的功和對(duì)應(yīng)的物體動(dòng)能的變化量 這就需要測(cè)出物體的受力 力作用的距離和這段距離上物體的初 末速度以及物體的質(zhì)量等物理量 其中比較難測(cè)量的是物體在各個(gè)位置的速度 可借助光電門較準(zhǔn)確地測(cè)出 也可借助紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測(cè)量 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行探究裝置如圖2乙所示 所使用的器材有氣墊導(dǎo)軌 滑塊 計(jì)時(shí)器 氣源 刻度尺 細(xì)繩 鉤碼等 圖2 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用天平測(cè)出滑塊的質(zhì)量m 2 按圖乙所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置 3 平衡摩擦力 將氣墊導(dǎo)軌 或長(zhǎng)木板 沒有滑輪的一端適當(dāng)抬高 輕推滑塊 使滑塊能做勻速運(yùn)動(dòng) 4 讓滑塊通過細(xì)繩連接鉤碼 或小沙桶 使鉤碼 或小沙桶 的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 滑塊在細(xì)線的拉力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng) 由于鉤碼 或小沙桶 質(zhì)量很小 可以認(rèn)為滑塊所受拉力F的大小等于鉤碼 或小沙桶 所受重力的大小 5 釋放滑塊 滑塊在細(xì)繩的拉力作用下運(yùn)動(dòng) 用光電門 或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 記錄滑塊的運(yùn)動(dòng)情況 求出滑塊的速度v1和v2 若分析滑塊從靜止開始的運(yùn)動(dòng) v1 0 并測(cè)出滑塊相應(yīng)的位移s 例3某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究 恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 如圖3所示 他們將拉力傳感器固定在小車上 用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連 用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的A B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器 記錄小車通過A B時(shí)的速度大小 小車中可以放置砝碼 1 實(shí)驗(yàn)主要步驟如下 測(cè)量和拉力傳感器的總質(zhì)量M1 把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上 另一端通過定滑輪與鉤碼相連 正確連接所需電路 圖3 小車 答案 將小車停在C點(diǎn) 接通電源 小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng) 記錄細(xì)線拉力及小車通過A B時(shí)的速度 在小車中增加砝碼 重復(fù) 的操作 答案 然后釋放小車 2 表1是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù) 其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和 是兩個(gè)速度傳感器所記錄速度的平方差 可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量 Ek F是拉力傳感器受到的拉力 W是F在A B間所做的功 表格中的 Ek3 W3 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 表1數(shù)據(jù)記錄表 答案 0 600 0 610 3 根據(jù)表1在圖4中作出 Ek W圖線 答案如圖所示 圖4 答案 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 對(duì)動(dòng)能定理的理解 有一質(zhì)量為m的木塊 從半徑為r的圓弧曲面上的a點(diǎn)滑向b點(diǎn) 如圖5所示 如果由于摩擦使木塊的運(yùn)動(dòng)速率保持不變 則以下敘述正確的是 1 2 3 答案 解析 A 木塊所受的合外力為零B 因木塊所受的力都不對(duì)其做功 所以合外力做的功為零C 重力和摩擦力的合力做的功為零D 重力和摩擦力的合力為零 圖5 1 2 3 解析木塊做曲線運(yùn)動(dòng) 速度方向變化 加速度不為零 故合外力不為零 A錯(cuò) 速率不變 動(dòng)能不變 由動(dòng)能定理知 合外力做的功為零 而支持力始終不做功 重力做正功 所以重力做的功與摩擦力做的功的代數(shù)和為零 但重力和摩擦力的合力不為零 C對(duì) B D錯(cuò) 2 動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用 一質(zhì)量m 1kg的物體以20m s的初速度被豎直向下拋出 當(dāng)物體離拋出點(diǎn)高度h 5m處時(shí)的動(dòng)能是多大 g取10m s2 1 2 3 答案250J 答案 解析 1 2 3 3 探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 質(zhì)量為1kg的重物自由下落 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)的過程 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6V 50Hz的交流電源 如圖6所示 紙帶上O點(diǎn)為重物自由下落時(shí)紙帶打點(diǎn)的起點(diǎn) 選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A B C D E F G依次間隔一個(gè)點(diǎn) 圖中未畫出 紙帶上的數(shù)據(jù)表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離 圖6 1 求出B C D E F各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度并填入下表 答案 解析 答案見解析 同理vC 1 57m s vD 1 96m s vE 2 35m s vF 2 74m s 1 2 3 1 2 3 2 求出物體下落時(shí)從O點(diǎn)到B C D E F各點(diǎn)過程中重力所做的功 并填入下表 答案見解析 解析重力做的功WB mg OB 1 9 8 70 6 10 3J 0 69J 同理WC 1 23J WD 1 92J WE 2 76J WF 3 76J 答案 解析 3 適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸 在圖7中作出重物重力做的功與重物速度的平方之間的關(guān)系圖像 圖中縱坐標(biāo)表示 橫坐標(biāo)表示 由圖可得重力所做的功與 成關(guān)系 g取9 8m s2 答案見解析 解析WG v2圖像如圖所示 圖中縱坐標(biāo)表示重力做的功WG 橫坐標(biāo)表示物體速度的平方v2 由圖可得重力所做的功與物體速度的平方成正比關(guān)系 1 2 3 答案 解析