粤教版 必修2 第03节 探究外力做功与物体动能变化的关系 ：17张PPT

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用实验法探究外力做功与物体动能变化的关系
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
【温故而知新】
运动物体具有动能，而做功又可以改变物体的动能：
如离站的火车加速是由牵引力对列车做功，速度变快，动能增大，若靠站停车过程阻力对列车做负功，速度变小，动能减小。
那么(提出问题)
⑴做功与物体动能的变化究竟有什么定量的关系呢？物体动能的变化在数值上是否也等于某个力所做的功？这就是我们这节课要探究的课题。
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
【探究目标】
外力做功与物体动能变化的关系
【实验方法】(研究什么量、要测什么物理量)
测定做自由落体运动的物体在下落h时的速度v，通过比较重力做功WG=mgh和此时的动能的变化△EK=？得出外力做功与物体动能变化的关系。
【实验器材】
【实验要点】
瞬时速度的计算：
一.探究与思考
h
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
【实验数据记录与分析】
实验内容
纸带
选择的两点的速度（m/s）
两点间的距离(cm)
重锤的动能增加量
重力做的功
重
锤
的
自
由
下
落
纸带1
0735
07399
纸带2
0.772
0.794
纸带3
1.4281
1.4357
纸带4
纸带5
0.165
0.17
纸带6
纸带7
纸带8
1.26
1.269
纸带9
2.39
2.42
纸带10
【实验结论】
——在实验误差范围内，外力做的功等于物体动能的改变。即：
——只要设计出一种简单的直线运动，即可推出同样的结论。
【实验误差分析】
造成本实验误差的主要原因——摩擦力
【实验思考】
——你是否可以设计出其他实验方法？
【提示】
轻松过关
1、在探究外力做功与物体动能变化关系时，对重锤人选择下列说法不正确的是（）
A、选用重锤时，重的比轻的好。
B、选用重锤时，体积小的比体积大的好。
C、选用重锤后要称质量。
D、重锤所受重力要远大于它所受的空气阻力和打点计时器对纸带的阻力。
2、在探究外力做功与物体动能变化关系时，发现重力所做的功总是大于重锤动能的增加，造成这种现象的原因是（c
）
A、选用重锤的质量过大。
B、选用重锤的质量过小。
C、空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力。
D、实验时操作不仔细，实验数据测量不准。
成功再现
3、在实验中下列说法不正确的有（
）
A、安装打点计时器时，必须使限位孔在同一竖直线上，且要架稳，以减少阻力。
B、实验时手提纸带要平直，要先接通电源，让打点计时器正常工作后，再释放纸带，让重锤自由下落。
C、因不需要知道动能变化和重力做功的具体数值，因此可以不需要测出重物的质量。
D、使用电源可以是直流电源。
4、你在实验过程中下列步骤是多余的是（
）
A、用天平称出重物的质量。
B、把打点计时器固定到铁架台上，并把它与交娈电源连接起来。
C、把纸带的一端固定到重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，把重锤提升到一定高度（尽可靠近打点计时器）。
D、用秒表测出重锤的下落时间。
实力展现
5、请更正下面有错误的步骤：
A、固定打点计时器，将连接着重锤的纸带过限位孔，用手提隹，且让手尽量靠近打点计时器。
B、松开纸带，接通电源，开始打点，并如此重复多次以得到多条打点纸带。
C、取下纸带，挑选点迹清晰的纸带记下起始点O
，在距离O点较近处选择几个连续计数点并计算出各点的速度值。
6、实验册必修2第
18页第5题。
【理论分析与论证】
质量为m的物体，在一恒定拉力F的作用下，以速度v1开始沿水平面运动，经位移s后速度增加到v2，已知物体与水平面之间的摩擦力恒为f，试导出外力做功与物体动能变化的关系。
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
即：W外=EK2－EK1=△EK
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
二.动能定理
——合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
即：W外=EK2－EK1=△EK
【说明】
1.合外力的功等于各外力的功之和；
2.动能定理反映了力对空间累积的效果，揭示了物体动能变化的原因是外力的功。
3.动能定理的特点是不追究全过程中的运动性质和状态变化细节，对于求解变力、曲线运动中的功以及复杂过程中的功能转化，动能定理都提供了方便。
4.动能定理建立了过程量与状态量之间的关系，为物理问题的研究提供了方法。
【例题】质量为m的物体在水平恒力的作用下，由静止开始前进s1后撤去力F，物体与水平面间的摩擦力恒为f，求物体从开始运动到最终停止共发生了多大的位移？
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
【解法一】牛顿第二定律+运动学公式
【解法二】分段应用动能定理
【解法三】整体应用动能定理
【答案】
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
【应用动能定理解题的一般步骤】
1.确定研究对象，明确它的运动过程；
2.分析物体在运动过程中的受力情况，明确各个力是否做功，是正功还是负功；
3.明确起始（初）状态和终了（末）状态的动能（可分段、亦可对整个运动过程）
4.根据动能定理布列方程：
【例题】汽车以速度v=10m/s在水平路面上行驶，车与路面的摩擦因数为0.4，问汽车刹车后汽车还能运动多远？
【答案】12.5m
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
【解法一】牛顿第二定律+运动学公式
【解法二】应用动能定理
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系
【例题】质量为m=5kg的小球，从高H=5m的位置自静止落下，掉入沙中并陷入h=0.25m，求小球在沙中所受到沙子的平均阻力？
【方法一
】分过程进行
【方法二】设球在沙中受到的阻力为f，
对整个过程应用动能定理有：
【例题】从高为h处水平抛出一个质量为m的小球，落地点与抛出点水平距离为s，求抛球时人对小球做的功。
【答案
】
第三节
探究外力做功与物体动能变化的关系