探究外力做功与物体动能变化的关系

第四章第三节探究外力做功与物体动能变化的关系【知识回忆】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：⑴物体动能的变化是由什么力做功引起的？⑵动能的变化在数值上是否也等于某个力做的功？由重力做功由弹力做功一运动的物体具有动能,在有外力对它做功时,物体的动能会发生变化吗？例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？越来越大例2、在粗糙水平面上滑行的物体，克服摩擦力做功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〔一〕实验研究◤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:利用物体由静止自由下落时,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研究做功和动能的关系，实际上就是研究力、位移、质量和速度的关系，假设利用物体的自由下落来研究，需要测物体的重力和质量吗？位移怎么测？速度怎么测？

位移用刻度尺直接测量，速度可用中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度测得4、实验步骤：(1)固定打点计时器；(2)放好纸带；(3)先接通电源,后松开纸带,让重锤自由下落。

接交流电源打点计时器夹子重物纸带〔4〕重复屡次，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……012534hABAB012534选择下落过程A、B两点，计算出两点的高度差hAB和A、B两点的瞬时速度VA、VB，重力做功:WG=mghAB动能的变化:

比较WG与ΔEK的大小6、实验数据参考表格：数据处理012534——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？思考造本钱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质量为1kg物体，做自由落体运动。物体从第1s末到第3s末这一过程中。〔1〕第1s末的速度〔2〕第3s末的速度〔3〕第1s末到第3s末下落的高度动能动能〔4〕第1s末到第3s末合力做的功〔5〕第1s末到第3s末动能的变化量质量为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，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=△EK【理论分析与论证】动能定理——合力对物体所做的功等于物体动能的变化。即：W=EK2－EK1=△EK△Ek是物体动能的变化〔量〕当△Ek＞0时,动能增加,当△Ek＜0时,动能减少。亦称动能的增量物理意义：指出了外力对物体所做的总功与物体动能变化的关系，也就是说，物体动能变化的大小由做功的多少来衡量。【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。【例题】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】【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：【例题】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【例题】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)【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：【例题】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s，求抛球时人对小球做的功。【答案】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动能定理——合力对物体所做的功等于物体动能的变化。即：W=EK