探究外力做功與物體動能變化的關系.docx

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1、第3講　探究外力做功與物體動能變化的關系[目標定位]　1.能用牛頓第二定律與運動學公式推導動能定理的表達式.2.理解動能定理的內(nèi)容及其物理意義.3.會利用動能定理處理相關問題．1．理論推導：2．動能定理的內(nèi)容：合力對物體所做的功等于物體動能的變化．3．表達式：W＝Ek2－Ek1.4．動能定理的適用范圍：即適用于恒力做功也適用于變力做功；既適用于直線運動也適用于曲線運動．想一想　在同一高度以相同的速率將手中的小球以上拋、下拋、平拋三種不同方式拋出，落地時速度、動能是否相同？答案　重力做功相同，動能改變量相同，落地時動能

2、相等，速度大小相等，但速度方向不同.一、對動能定理的理解動能定理的表達式：W總＝ΔEk＝mv－mv1．力對物體做功是引起物體動能變化的原因，合力做功的過程實質(zhì)上是其他形式的能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程，轉(zhuǎn)化了多少由合力做了多少功來度量．2．合力對物體做正功，即W＞0，ΔEk＞0，表明物體的動能增大；合力對物體做負功，即W＜0，ΔEk＜0，表明物體的動能減?。?　下列關于運動物體所受的合力、合力做功和動能變化的關系，正確的是(　　)A．如果物體所受的合力為零，那么合力對物體做的功一定為零B．如果合力對物體做的功為零，則合力

3、一定為零C．物體在合力作用下做勻變速直線運動，則動能在一段過程中變化量一定不為零D．如果物體的動能不發(fā)生變化，則物體所受合力一定是零答案　A解析　功是力與物體在力的方向上發(fā)生的位移的乘積，如果物體所受的合力為零，那么合力對物體做的功一定為零，A正確；如果合力對物體做的功為零，可能是合力不為零，而是物體在合力的方向上的位移為零，B錯誤；豎直上拋運動是一種勻變速直線運動，在上升和下降階段經(jīng)過同一位置時動能相等，動能在這段過程中變化量為零，C錯誤；動能不變化，只能說明速度大小不變，但速度方向有可能變化，因此合力不一定為零，

4、D錯誤．二、動能定理的應用1．應用動能定理的優(yōu)越性(1)物體由初狀態(tài)到末狀態(tài)的過程中，物體的運動性質(zhì)、運動軌跡、做功的力是變力還是恒力等諸多因素都可以不予考慮，使分析簡化．(2)應用牛頓運動定律和運動學規(guī)律時，涉及的有關物理量比較多，對運動過程中的細節(jié)也要仔細研究，而應用動能定理只考慮合外力做的功和初、末兩個狀態(tài)的動能，不需要考慮過程中的細節(jié)，并且可以把不同的運動過程合并為一個全過程來處理．2．應用動能定理解題的步驟(1)選取研究對象，明確并分析運動過程．(2)對研究對象進行受力分析．(3)寫出該過程中合外力做的功，

5、或分別寫出各個力做的功(注意功的正負)．如果研究過程中物體受力情況有變化，要分別寫出該力在各個階段做的功．(4)寫出物體的初、末動能．(5)按照動能定理列式求解．特別提醒　動能定理的計算式為標量式，v為相對地面的速度．例2　一架噴氣式飛機，質(zhì)量m＝5.0×103kg，起飛過程中從靜止開始運動．當位移達到s＝5.3×102m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．求飛機受到的平均牽引力．(g取10m/s2)答案　1.8×104N解析　飛機的初動能Ek1＝0，末動能Ek2＝

6、mv2；根據(jù)動能定理，有：(F－kmg)s＝mv2－0(其中k＝0.02)，F(xiàn)＝＋kmg把數(shù)據(jù)代入后解得：F≈1.8×104N所以飛機所受的平均牽引力是1.8×104N.例3　在距地面高12m處，以12m/s的水平速度拋出質(zhì)量為0.5kg的小球，其落地時速度大小為18m/s，求小球在運動過程中克服阻力做功多少？(g取10m/s2)答案　15J解析　對小球自拋出至落地過程由動能定理得：mgh－Wf＝mv－mv則小球克服阻力做功為：Wf＝mgh－＝0.5×10×12J－J＝15J.例4　如圖1所示，物體從高h的斜面頂端A

7、由靜止滑下，到斜面底端后又沿水平面運動到C點而停止．要使這個物體從C點沿原路返回到A，則在C點處物體應具有的速度大小至少是(　　)圖1A.B．2C.D.答案　B解析　從A→C由動能定理得mgh－Wf＝0，從C→A有－mgh－Wf＝0－mv，故C點速度v0＝2.對動能定理的理解1.有一質(zhì)量為m的木塊，從半徑為r的圓弧曲面上的a點滑向b點，如圖2所示．如果由于摩擦使木塊的運動速率保持不變，則以下敘述正確的是(　　)圖2A．木塊所受的合外力為零B．因木塊所受的力都不對其做功，所以合力做的功為零C．重力和摩擦力的合力做的功為

8、零D．重力和摩擦力的合力為零答案　C解析　物體做曲線運動，速度方向變化，加速度不為零，故合力不為零，A錯；速率不變，動能不變，由動能定理知，合力做的功為零，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，B、D錯．動能定理的應用2．如圖3所示，斜面長為s，傾角為θ，一物體質(zhì)量為m，從斜