物理：4.3《探究外力做功与物体动能变化的关系》学案（粤教版必修2）

1、§4.3探究外力做功与物体动能变化的关系【学习目标】一、知识与技能：1、知道外力对物体做功可以改变物体的动能。2、正确理解动能定理。知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算3、会用实验方法来探究物理定律或规律。4、会推导动能定理。 5、会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的步骤二、过程与方法： 1、通过探究外力对物体做功与物体动能的变体关系，经历探究的主要环节；通过实验设计、观察实验现象、记录和处理实验数据；通过分析、比较、归纳得出实验结果；通过理论分析、推导与认证，得到外力做功与物体动能变化的关系，体会科学探究的方法。.2、通过理论分析与认证的过程，接受理性思维的训练。

2、三、情感态度与价值观：1、通过实验探究，培养探究意识和实践能力。2、经历讨论与交流，培养的语言表达能力和团结协作精神。【学习重点】1、正确理解动能定理是本节课的重点。2、推导动能定理是本课的难点。3、会用动能定理解决力学问题是本节课的能力培养点。【知识要点】一、动能定理：一个物理过程中，物体受到的各个外力对物体做功的代数和等于物体动能的改变量。设初动能为Ek1，末动能为Ek2，则：W总 Ek = Ek2Ek1 （11）或 （12）运用步骤：1、 选择研究对象，明确要研究的是哪一段物理过程。 2、 做好研究对象的受力分析，分析并计算各个力做的功，求这些功的代数和。3、 分析研究对象在初、末状态的

3、动能。4、 根据动能定律列出方程求解。注意：在中学范围内，上述动能定律只用于单个物体（要求能被看成质点）的情形。二、物体动能的变化是所有外力共同作用的结果，或者说动能的变化可以用外力做的总功来量度。（12）式的左边是从初状态到末状态的过程中，所有外力对物体做的总功，（12）式的右边要求是末、初两状态时物体的动能差（必须是末状态减初状态），而从初状态到末状态的过程，则没有任何限制。可以是单一的过程，也可以是多段单一过程组成的复杂过程，既可以是恒力作用的过程，也可以是变力作用的过程。动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此应用它来处理问题往往比较方便。【典型例题】【例题1】某消防队员从一平

4、台上跳下，下落2 m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又降下0.5 m，在着地过程中地面对它双脚的平均作用力为（ ）A自身重力的8倍B自身重力的10倍C自身重力的2倍D自身重力的5倍（先让学生自己做一做，然后老师再给予点拔） 解析：由动能定理得，mg(h1+h2)-Fh2=0，解得，F=5mg。故选项D正确。【例题2】质量为m的小球用长度为L的轻绳系住，在竖直平面内做圆周运动，运动过程中小球受空气阻力作用已知小球经过最低点时轻绳受的拉力为7mg，经过半周小球恰好能通过最高点，则此过程中小球克服空气阻力做的功为 （ ） AmgL/4BmgL/3CmgL/2DmgL解析：由牛顿运动

5、定律得，小球经过最低点时7mg-mg=mv12/L，小球恰好能通过最高点，则mg=mv22/L，由动能定理得，mv12/2- mv22/2=mg2L-Wf，解以上各式得，Wf= mgL/2，故选项C正确。【例题3】如图所示，用细绳通过光滑的定滑轮用恒定的拉力F拉动光滑水平面上的物体，A、B、C是运动路线上的三点，且AB=BC，则物体在A、B、C三点速度关系为（ ）AvB-vA=vC -vB BvB-vAvC -vB CvB-vAvC -vB DvC=2vB解析：物块从A到B和从B到C，F做功分别为W1、W2，由动能定理得，W1=mvB2/2-mvA2/2，W2=mvC2/2-mvB2/2，由题

6、意可得，W1> W2，即得vB2-vA2>vC2-vA2，即(vB-vA)(vB+vA)> (vC-vB)(vC+vB)，因为(vB+vA)>(vC+vB)，所以vB-vAvC -vB故选项B正确。【规律总结】物体动能的变化是所有外力共同作用的结果，或者说动能的变化可以用外力做的总功来量度.动能定理常用的表达式是：W1+W2+Wn=mv22mv12.上式的左边是从初状态到末状态的过程中所有外力对物体做的总功，上式的右边要求是末、初两状态时物体的动能差(必须是末状态减初状态)，而从初状态到末状态的过程，则没有任何限制.可以是单一的过程，也可以是多段单一过程组成的复杂过程，

7、既可以是恒力作用的过程，也可以是变力作用的过程.动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此应用它来处理问题往往比较方便.【当堂反馈】1、下列关于运动物体所受合外力和动能变化的关系正确的是（ ）A、如果物体所受合外力为零，则合外力对物体做的功一定为零B、如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零C、物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化D、物体的动能不变，所受合外力一定为零2、质量不等、动能相等的两物体，在摩擦因数相同的水平地面上滑行至停止，则（ ） A、质量大的物体滑行距离长 B、质量小的物体滑行距离长C、质量大的物体滑行时间短 D、质量小的物体滑行时间短3、一质量为1kg的

8、物体被人用手由静止向上提升1m时，物体的速度是2m/s，下列说法中错误的是（g是10m/s2）（ ）提升过程中手对物体做功12J 提升过程中合外力对物体做功12J提升过程中手对物体做功2J 提升过程中物体克服重力做功10JA B C D4、质量为m的子弹，以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块，并留在其中，下列说法正确的是（ ）子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功A B C D5、有两个物体a和b，其质量分别为ma和mb，且mamb，它们的初动能相同，若a和b分别受到不

9、变的阻力Fa和Fb的作用，经过相同的时间停下来，它们的位移分别为Sa和Sb，则（ ）AFaFb且SaSbBFaFb且SaSb CFaFb且SaSbDFaFb且SaSb6、（ 2007 年济南模拟）如图所示小物体与一根水平轻弹簧相连，放在水平面上，弹簧的另一端固定在P点已知小物体的质量 m =2.0kg ，它与水平面间的动摩擦因数为0.4 ，弹簧的劲度系数 k = 200N / m，用力 F 拉小物体，使它从弹簧处于自然状态的 O 点向右移动 10cm ，小物体处于静止，这时弹簧的弹性势能EP= 1J ，撤去外力后（ ） A小物体向左滑动的距离可以达到 12.5 cm B小物体向左滑动的距离一定

10、小于 12.5 cm C小物体回到 O 点时，物体的动能最大 D小物体达到最左位置时，动能为0，弹簧的弹性势能也为07、如图所示，质量为m的物体，从h米高处由静止滑下，至水平面上A点静止；若使物体由A点沿原路径返回C点，则外力至少做功为Amgh B2mgh C3mgh D条件不足，无法计算 8、为了探究对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题（打点计时器交流电频率为 50 Hz ) 。（1）为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？ （2） 当我们分别用同样的橡皮筋 1 条、 2 条、 3 条 并起来进行第 1 次、

11、第 2 次、第 3 次 实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致，我们把第 1 次实验时橡皮筋对小车做的功记为 W 。 由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图所示是其中四次实验打出的部分纸带。 试根据第 、 项中的信息，填写右表： 从表中数据可得出结论：_. 9、某地强风风速约为v=20m/s，设该地的空气密度=1.3kg/m3，如果把截面S=20m2的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量写出计算电功率的公式？电功率的大小约为多少瓦？（取一位有数字）10、如图所示，长度为L的矩形板，以速度v沿光滑的水平面平动时，垂直滑向宽度为l的粗糙地带，板从开始受阻

12、到停下来，所经过路程为s，而l<s<L（如图），求板面与粗糙地带之间的动摩擦因数。 11、如图所示，用同样材料制成的一个轨道，AB段为l/4圆弧，半径为R，水平放置的BC段长为R一小物块质量为m，与轨道间动摩擦因数为，当它从轨道顶端A由静止下滑时恰好运动到C点静止，那么物块在AB段克服摩擦力做的功为多少？v0v012、质量为m的物体以速度v0竖直向上抛出，物体落回到地面时，速度大小为，（设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变）如图所示，求（1）物体运动过程中所受空气阻力的大小？（2）物体以初速度2v0竖直向上抛出时的最大高度？（3）在（2）中若假设物体落地碰撞过程中无能量损失，求物

13、体运动的总路程？ 13、质量M 2×103t 的列车从车站以恒定功率由静止开出，沿水平直轨道运动，经t5min，行使了s5km，速度达到最大为vm108km/h，设列车运动中所受阻力恒定，求列车所受的阻力和牵引力的功率ms=4.5mv14、如图所示，皮带的速度是3m/s，两轴心距离s=4.5m，现将m=1kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上，物体与皮带间的动摩擦因数为=0.15。电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时，电动机消耗的电能是多少？FvMm15、如图所示，在光滑的水平面上有一平板车M正以速度v向右运动，现将一质量为m的木块无初速地放上小车，由于木块和小车间的摩擦力的作用，小车的速度将发生变化，为使小车保持原来的运动速度不变，必须及时对小车施加一向右的水平恒力F，当F作用一段时间后把它撤去时，木块恰能随小车一起以速度v共同向右运动，设木块和小车间的动摩擦因数为，求在上述过程中，水平恒力F对小车做多少功？16、（ 2005 年全国卷 ）如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮 K ，一条不可伸长的轻绳绕过 K 分别与物块 A 、B 相连 A 、B 的质量分别为mA、mB。开始时系统处于静止