探究動(dòng)能變化跟做功的關(guān)系課件

1、3.1 探究動(dòng)能變化跟做功的關(guān)系,第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功,1、掌握動(dòng)能的概念和動(dòng)能定理,2、會(huì)利用實(shí)驗(yàn)探究外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系,3、理解探究學(xué)習(xí)的一般程序和方法，培養(yǎng)分析推理的能力,汽車啟動(dòng)時(shí)，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(dòng)能發(fā)生了變化，那么汽車動(dòng)能的變化和做功有什么關(guān)系呢？,汽車的動(dòng)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(yīng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)公式：,聯(lián)立可得：,解析：,分析：,1、 是功的計(jì)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(xué)中把 叫做物體的動(dòng)能，,反映了汽車從初狀態(tài)到末狀態(tài)的動(dòng),能變化，稱為動(dòng)能的增量。,用符號(hào)Ek表示,結(jié)論：,恒定的牽引力對(duì)汽車做的功等于汽車動(dòng)能的增量。,推廣：,前面的推導(dǎo)是以恒力對(duì)汽車做功為例進(jìn)行的，進(jìn)一步的推導(dǎo)證明，

3、對(duì)于變力做功和多個(gè)力做功、多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的情況同樣有類似的結(jié)論，這就是動(dòng)能定理。,動(dòng)能定理,外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。,注：某個(gè)物理量的增量等于末狀態(tài)對(duì)應(yīng)的量減去初狀態(tài)對(duì)應(yīng)的量，增量不一定是正值，負(fù)值表示該物理量減小了，但這個(gè)差值仍叫做增量。,實(shí)驗(yàn)探究：,能否通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證恒力做功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系呢？,制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):,1、怎樣計(jì)算恒力做功？,2、怎樣計(jì)算物體動(dòng)能的變化？,確定恒力的大小，測(cè)量在恒力作用下發(fā)生的位移,測(cè)量

4、物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)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(dǎo)軌來減小摩擦，并讓鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。用刻度尺測(cè)量滑塊初末位置間的距離得到位移。,2、怎樣測(cè)定滑塊的速度？,通過光電門測(cè)定滑塊通過的時(shí)間，用游標(biāo)卡尺測(cè)定擋光片的寬度，計(jì)算滑塊的速度。,3、怎樣處理數(shù)據(jù)驗(yàn)證結(jié)論？,計(jì)算做功和對(duì)應(yīng)的動(dòng)能增量并列表進(jìn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)步驟：,1、按照課本圖示安裝好裝置，并調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使滑塊剛好在導(dǎo)軌上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。,2、測(cè)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(yuǎn)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(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)x1和光電門所在處的位置坐標(biāo)x2、以及滑塊經(jīng)過光電門所用的時(shí)間t，用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度D。,4、改變光電門的位置，再測(cè)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(dòng)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(dòng)能變化了多少？蘋果對(duì)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(dòng)能定理可知蘋果對(duì)子彈做的功為,帶入數(shù)據(jù)得W=-128J,所以動(dòng)能減小了128J，蘋果

7、對(duì)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(shí)，動(dòng)能一定發(fā)生變化 B、速度發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能不一定發(fā)生變化 C、速度不變時(shí)，其動(dòng)能一定不變 D、動(dòng)能不變時(shí)，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(shí)物體的動(dòng)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(shí)刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時(shí)間，滑塊的速度方向變?yōu)橄?/p>

8、右，大小為4 m/s，在這段時(shí)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(dòng)能的增量，速度的大小不變，則動(dòng)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(yùn)動(dòng)，在其速度由0增加到v和由v增加到2v的兩個(gè)階段中，F(xiàn)對(duì)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(yùn)動(dòng)物體所受的合外力、合外力做功和動(dòng)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(duì)物體做的功一定為零B．如果合外力對(duì)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(yùn)動(dòng)，則動(dòng)能一定變化D．如果物體的動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(dǎo)出外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。,即：W外=Ek2－Ek1=△Ek,由牛頓第二定律：,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：,聯(lián)立可得：,6、某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線繞過滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員, 要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn), 則

11、:,（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材( ),天平，刻度尺,（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)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(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是 ，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的一步是 ．,沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量,平衡摩擦力,2、動(dòng)能定理的內(nèi)容：外力對(duì)物體所做的功等