1、高明实验中学2016-2017学年第二学期高一物理学案 第四章机械能与能源第三 节探究外力做功与物体动能变化的关系(A)一、 学习目标1、 知道外力做功可改变物体的动能2、 理解动能定理的物理意义，初步掌握动能定理的应用3、 掌握用实验方法探究动能定理二、 学习重点难点从实验角度探究外力做功与动能变化的关系，动能定理的应用三、课前预习（自主探究）1. 动能定理： 对物体所做的功等于物体 的变化2表达式：W_或W_.3当外力对物体做正功时，末动能 初动能；当外力对物体做负功时，末动能 初动能4. 1在离地面高为h处以初速度v0斜向上抛出一个质量为m的物块，当它落地时速度为v，用g表示重力加速度，
2、则在此过程中，阻力对物体做的功( )Amghmv2mv Bmghmvmv2C.mv2mvmgh Dmghmv2mv5一个25 kg的小孩从高度为3 m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为2 m/s，g取10 m/s2，关于力对小孩做的功，以下结果正确的是( )A合外力做功50 J B阻力做功500 J C重力做功500 J D支持力做功50 J四、课堂活动（1）小组合作交流知识点1 实验探究在给定的路面上，汽车的初速度越大，刹车距离也 ，摩擦力做功就 。可见，研究做功与动能变化的关系，实际上就是研究力、位移、速度和质量的关系。若利用自由落体运动，则可利用刻度尺直接测出 _，利用打点计时
3、器和纸带测出各点的 _。答案：越大，越多，位移，瞬时速度重点归纳对实验探究的理解1.重力做功的特点：重力做功只与初末位置的高度差有关，即。2.动能：物体的质量与速度平方乘积的一半，。3.利用物体由静止自由下落时，重力做功，动能的变化，探究两者的关系。知识点2 合外力做功和物体动能的变化射箭运动员拉弓射箭，箭在弹力作用下，获得很大的速度射出去。在行驶中的汽车，因前方有路障而紧急刹车，汽车在阻力作用下逐渐停下来。前者有弹力对箭做功，则箭的 发生了改变， 也发生了改变；后者摩擦阻力对汽车做功，使汽车的 减小， 也减小。这两种情况的共同特点是有力对物体做功，则物体的 发生变化。答案：速度，动能，速度，
4、动能，速度和动能重点归纳对合外力做功和物体动能的变化的理解(1)W为物体所受外力的总功(包括物体所受重力)(2)动能定理揭示了合外力对物体做功与物体动能的变化之间的因果联系和定量关系定理表明，合外力对物体做了多少功，物体的动能就增加(减少)多少合外力做正功，物体的动能增加；合外力做负功，物体的动能减少(3)适用条件：动能定理虽然是在物体受恒力作用沿直线做匀加速直线运动的情况下推导出来的，但是对于外力是变力或物体做曲线运动，动能定理都成立2优越性(1)对于变力作用或曲线运动，动能定理提供了一种计算变力做功的简便方法功的计算公式WFscos 只能求恒力做的功，不能求变力做的功，而由于动能定理提供了
5、一个物体的动能变化Ek与合外力对物体所做功具有等量代换关系，因此已知(或求出)物体动能变化EkEk2Ek1，就可以间接求得变力做的功(2)与用牛顿定律解题的比较牛顿定律动能定理不同点适用条件一般只能研究在恒力作用下物体做直线运动的情况对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线或曲线运动均适用应用方法要考虑运动过程的每一个细节，结合运动学公式解题只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能运算方法矢量运算代数运算相同点确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析3.运用动能定理解题的一般步骤(1)明确研究对象和运动过程(2)分析过程中力做功情况(3)明确初、末状态的动能(4)列方程，并求解实验透视探究外
6、力做功与物体动能变化的关系图436【实验目的】探究外力做功与物体动动能改变的定量关系【实验原理】电源频率【实验器材】电火花打点计时器、纸带、重锤、铁架台、钩码、夹子、刻度尺、学生电源、导线若干【实验步骤】 A按图436所示，把打点计时器安装在铁架台上，并接好电路；B纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，竖直提起纸带使重锤靠近打点计时器，用夹子把纸带上端夹住；C先接通打点计时器的电源，待稳定后，释放纸带，让重锤自由下落，打点计时器在纸带上打点；D重复几次(35次)，挑选出点迹清晰的纸带用来分析；E在选取纸带中，选取点迹间距较大的点，并标上0、1、2、3、4、，量出各点到0点
7、的距离h1、h2、h3、；F利用公式vn求出各点的速度大小；G并求出相邻两点间重锤动能的增量Ek和重锤重力做的功W；H比较重力所做的功W和动能增量Ek的关系，得出结论2测量与记录3数据处理及实验结论测出起始点O到B点的距离，就是物体自由下落的高度sOB。再求出O点和B点的速度（vB)：，以同样的方法得到其他点的瞬时速度。再验证这个过程是否满足动能定理。【实验结论】在误差范围内，重力所做的功等于物体动能的增量【注意事项】1.实验中打点记时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦力2.实验时，必须先接通电源，让打点记时器工作正常后才松开纸带让重锤下落3.打点记时器必须接50Hz交流低压
8、电源.4.必须保留纸带上打出点迹的第一点,且第1、2点间距约为2mm的纸带误差小。5.实验中，只要验证gh是否等于v2/2即可，不用测重锤的质量。6.【误差分析】由于重锤克服阻力作功，所以动能增加量略小于重力势能减少量（2）课堂小测单项选择题1.关于功和物体动能变化的关系，下列说法不正确的是( )A有力对物体做功，物体的动能就会变化 B合力不做功，物体动能不改变C合力对物体做正功，物体的动能一定增加D所有外力做功的代数和为负值，则物体动能减少2一物体速度由零增大到v，再从v增大到2v，外力做功分别为W1和W2，则W1和W2的关系正确的是( )AW1W2 BW22W1 CW23W1 DW24W1
9、3物体A和B质量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙的水平面上，开始时都处于静止状态，在相同的水平力F作用下移动相同的位移，则( )A力F对A做功较多，A的动能较大B力F对B做功较多，B的动能较大C力F对A和B做功相同，A和B的动能相同D力F对A和B做功相同，但A的动能较大4一质量为1 kg的物体被人用手由静止向上提升1 m，这时物体的速度为2 m/s，g取10 m/s2，则下列说法不正确的是( )A手对物体做功12 J B合外力对物体做功12 JC合外力对物体做功2 J D物体克服重力做功10 J双项选择题5水平光滑地面上放着质量为0.5 kg的足球，一小孩用10 N力踢球，使球沿水平面向
10、前运动了2 m，速度大小为6 m/s，与竖直墙壁碰撞，撞后小球沿相反方向以大小相等的速度反弹回来，下列说法正确的是( )A小孩对球做的功为20 J B小孩对球做功为9 JC墙对小球做的功为0 D墙对小球做功为18 J6关于运动物体所受的合力、合力做的功和运动物体动能的变化，下列说法正确的是( )A运动物体所受合力不为零，合力必做功，则物体的动能一定变化B运动物体所受合力为零，则物体的动能一定不变C运动物体的动能保持不变，则物体所受合力必为零D运动物体所受合力不为零，则该物体一定做变速运动7质量不同而具有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平面上滑行到停止，则( )A质量大的物体滑动距离大
11、B质量大的物体滑行距离小C质量大的物体做功多 D它们运动的加速度一样大8质量为m的物体从距地面h高处由静止开始以加速度a竖直下落到地面，在这个过程中( )A物体的动能增加mgh B物体的重力势能减少mghC物体的动能增加mgh D物体的重力势能减小mgh计算题9如下图所示，用拉力F使一个质量为m的木箱由静止开始在水平地面上移动了l，拉力F跟木箱前进方向的夹角为，木箱与地面间的动摩擦因数为，求木箱获得的速度五、课外作业六、课后反思解：对物体进行受力分析，受到竖直向下的重力mg、垂直地面的支持力FN、拉力F和水平向左的摩擦力Ff，如答图4-3-8所示由动能定理：Flcos Fflmv20而Ff(mgFsin )联立解得v.