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《4.3 zjm 探究外力做功與動能的變化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系第四章機械能和能源第三節(jié)【溫故而知新】1、如何計算功？2、什么是動能？如何計算動能？3、功與能有什么樣的關(guān)系？W=FSCOSα★做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程★做了多少功，就有多少能量轉(zhuǎn)化★功是能量轉(zhuǎn)化的量度1、汽車在牽引力的作用下加速前進，速度如何變化？動能如何變化？2、在地面上滾動的足球最終會停下來，速度如何變化？動能如何變化？思考：速度越來越大，動能也越來越大速度越來越小，動能也越來越小那么外力做功與動能的變化有什么定量關(guān)系呢？如何設(shè)計實驗方案來探究它們之間的定量關(guān)系？這就是今天我們所要探討的內(nèi)容。一.理論分析與論證
2、情景:如圖所示，質(zhì)量為m的物體，在一恒定拉力F的作用下，以速度由v1開始沿水平面運動，經(jīng)過位移S后速度增加到v2,已知物體與水平面間的摩擦力恒為f。v1FfFfv2s1.問題：根據(jù)情景，利用牛頓第二定律和運動學(xué)公式推導(dǎo)出合外力所做的功和物體動能變化的關(guān)系。分析：FafFaf2.推導(dǎo)3.結(jié)論合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。F–f=ma二.動能定理1.內(nèi)容:合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。2.表達式:W=Ek2－Ek1※Ek2表示末動能,Ek1表示初動能※w:合外力所做的總功動能定理W總＝Eｋ２－Eｋ１＝△Eｋ合外力所做的功等于物體動能的變
3、化。當(dāng)合外力對物體做正功時，末動能大于初動能，動能增加；Eｋ1：初動能Eｋ２：末動能思考：討論：當(dāng)合外力做功為0，物體動能不變，速度可不可能變化？？當(dāng)合外力對物體做負功時，末動能小于初動能，動能減少；當(dāng)合外力對物體不做功，物體的動能不變。AC【例】如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平恒力F的作用下，由靜止開始前進s1后撤去力F，物體與水平面間的摩擦力恒為f，求物體從開始運動到最終停止運動的位移是多少？質(zhì)量為m的物體，在一水平恒力F的作用下，由靜止開始前進S1后撤去力F，物體與水平面間的摩擦力恒為f，物體從開始到最終停下來的位移是多少？分析與求解：以物體為研究
4、對象，從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程，根據(jù)動能定理：有解法一：分段應(yīng)用動能定理從狀態(tài)2到狀態(tài)3的過程，有聯(lián)立兩式解得：分析與求解：以物體為研究對象，全過程分析，從狀態(tài)1到狀態(tài)3的過程根據(jù)動能定理：有解法二：整體應(yīng)用動能定理解得：【解法三】牛頓第二定律+運動學(xué)公式【說明】動能定理適合于物體的直線運動，也適用于物體的曲線運動；適用于恒力做功，也適合于變力做功，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分段作用。只要求出在作用過程中各力做功的多少和正負即可。這些正是動能定理解題的優(yōu)越性所在。一般比用牛頓第二定律和運動學(xué)公式求解簡便。動能定理是與過程對應(yīng)的，它是過程
5、式。若物體運動過程中包含幾個不同過程，應(yīng)用動能定理時，可以分段考慮，也可以把全過程作為一個整體來處理。解題步驟：1.確定研究對象，明確運動過程.2.分析受力情況和運動狀態(tài).3.由動能定理列方程，4.統(tǒng)一單位求解，討論解的合理性.受哪些力？哪些力做了功？是正功還是負功？求各力的功明確初、末狀態(tài)，并寫出Ek1和Ek2的表達式習(xí)題1:一架噴氣式飛機，質(zhì)量m為5000Kg，起飛過程中從靜止開始滑跑，當(dāng)位移達到s為500m時，速度達到起飛速度v=60m/s。在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重力的0.02倍。求飛機受到的牽引力?解答:（利用動能定理求解)思考:有
6、沒有其他的方法解答此例題?解法二:(利用牛二定律和運動學(xué)公式求解)例題:一架噴氣式飛機，質(zhì)量m為5000Kg，起飛過程中從靜止開始滑跑，當(dāng)位移達到s為530m時，速度達到起飛速度v=60m/s。在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍。求飛機受到的牽引力?【習(xí)題2】質(zhì)量為m=5kg的小球，從高H=5m的位置自靜止自由落體落下，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？（g=10m/s2)【方法一】分過程進行【方法二】設(shè)球在沙中受到的阻力為f，對整個過程應(yīng)用動能定理有：動能定理既適合于恒力做功，也適合于變力做功，既適用于直
7、線運動，也適用于曲線運動。習(xí)題3：如圖所示，質(zhì)量為m的物體A，從弧形面的底端以初速度v。往上滑行，達到某一高度后，又循原路返回，且繼續(xù)沿水平面滑行至P點而停止，則整個過程摩擦力對物體做的功為多少？v。PAA狀態(tài)1狀態(tài)2全過程分析，從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程根據(jù)動能定理：有思考：該題可以用動力學(xué)的方法來求解嗎？課堂小結(jié)：從功和能的轉(zhuǎn)化關(guān)系推導(dǎo)出動能定理。W總＝Eｋ２－Eｋ１＝△Eｋ合外力所做的功等于物體動能的變化。運用動能定理的解題思路，把握運動的初末狀態(tài)實驗方案1.實驗?zāi)康?探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系2.實驗方法:測定做自由落體運動的物體在下落h時的
8、速度v，通過比較重力做功WG和此時的動能EK,得出外力做功與物體動能變化的關(guān)系。三、實驗探究：
