4.3探究外力做功与物体动能变化的关系(参赛)

第四章第三节探究外力做功与物体动能变化的关系教学目标•1会实验探究动能定理•2.会理论分析动能定理•3知道动能定理可以适用变力做功•4知道动能定理是标量式【知识回顾】做功过程的实质是的过程；重力势能的变化是引起的；弹性势能的变化是引起的。能量变化那么：物体动能的变化是由什么力做功引起的？由重力做功由弹力做功讨论1、一架飞机在牵引力的作用下（不计空气阻力），在飞机起跑道上加速运动牵引力对飞机做正功，飞机的动能将怎样变化？越来越大讨论2、在粗糙水平面上滑行的物体，只受摩擦力摩擦力对物体做负功，物体的动能又将怎样变化？越来越小做功与物体动能的变化之间有什么定量关系呢？提出问题本节课分别进行实验和理论分析、论证（一）实验与探究1、实验目的:探究外力做功与物体动能变化的定量关系2、实验方法:利用物体只受重力下落时,探究重力做功与动能的变化的关系.3、实验器材:电火花打点计时器纸带重锤铁架台夹子刻度尺4、实验步骤：(1)把打点计时器竖直安装在铁架台上。(2)把纸带的一端固定在重锤上,另一端穿过打点计时器的限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在计时器附近。(3)接通电源,松开纸带,让重锤自由下落。接交流电源打点计时器夹子重物纸带（4）重复多次，挑选点清晰的纸带;从某点开始在计数点上依次标上0、1、2、3……并以此测出各点到0点的距离:h01、h02、h03、h04、h05……012534Thhv201032h24AB012534Thhv203054选择下落过程2、4两点，计算出两点的高度差h24和2、4两点的瞬时速度V2、V4，22221mvEK24421mvEK22242121mvmvEk重力做功:WG=mgh24动能的变化:比较WG与ΔEK的大小2224242121mvmvEEEKKkh01h02h03h04h051.00cm2.23cm3.80cm5.65cm7.95cm——在实验误差范围内，外力做的功等于物体动能的改变。即：【实验结论】本实验中误差的主要来源是什么？思考造成本实验误差的主要原因——摩擦力所以:重力做的功总是略大于重锤动能的增量12kkGEEW思考：本次实验要测量重物的质量吗？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。即：W=EK2－EK1=△EK2222122111()222vvaFfsmvmvFsfma（二）【理论分析与论证】动能定理1.内容：12KKEEW合力所做的功等于物体动能的变化.2.W为合力所做的功.cosWSF合＝即21或，外力做正功，＞当0W).1(，外力做负功，＜0(2).W.,,01212动能增加KKKKEEEE.EE0EEK1K2K1K2，动能减少＜，＜－【特别说明】1、W为合外力所做的总功；2、动能定理适用于物体的直线或曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，不考虑全过程中的运动性质和状态变化细节；3、动能定理的计算式为标量式；4、式中的位移、速度都是相对于同一参考系的。5、△EK=EK2－EK1为末状态的动能与初状态的动能之差，而与物体运动的全过程无关。【例1】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？【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】1Fssf【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、根据动能定理列方程：21kkkWEEE【例2】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？（g=10m/s2)【答案】12.5m【解法一】牛顿第二定律+运动学公式【解法二】应用动能定理【例3】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？（g=10m/s2)()0mgHhfh()1050mgHhfNh【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：hgmx42【例4】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x，求抛球时人对小球做的功。【答案】例5.同一物体分别从高度相同，倾角不同的光滑斜面的顶端滑到底端时，相同的物理量是：A.动能B.速度C.速率D.重力所做的功小结：1、动能定理内容：2、表达式：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。注：动能定理不仅适用恒力做功和直线运动，同时也适用变力做功和曲线运动•作业：课本78页第4题