4﹒3探究外力做功和物体动能变化的关系.ppt

第三节　探究外力做功与物体动能变化的关系; ;课标定位 学习目标：1.会用实验的方法来探究外力做功与物体动能变化的关系，并能用牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理． 2．理解动能定理的内容，并能用动能定理分析、计算有关问题． 重点难点：1.动能定理的应用． 2．探究外力做功与动能变化之间的关系．;课前自主学案;动能变化为ΔEk＝_________________ 验证WG与ΔEk的关系． 3．实验器材：铁架台(带铁夹)、 __________________、________、重物、纸带、电源等． 4．实验步骤 (1)按图4－3－1把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好．;图4－3－1;(2)把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手捏住纸带上端提起纸带使重物停靠在打点计时器附近． (3)先____________，后__________，让重物自由下落． (4)重复几次，得到3～5条打好点的纸带． (5)在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后依次标上1,2,3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3…….;(6)应用公式vn＝____________计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……. (7)计算各点对应的重力做的功_______和动能的增加量________，进行比较．(请自行设计表格进行分析);5．结论：合力对物体所做的功等于物体动能的变化． 6．实验误差及注意事项 (1)误差产生原因分析及减小方法 重物和纸带在下落过程中受到打点计时器和空气的阻力，比较W与ΔEk关系时，W只计算重力做功，未考虑阻力做功，给实验带来误差． 竖直固定打点计时器，适当增加重物的质量来减小相对误差．;(2)注意事项 ①打点计时器要竖直架稳，使两限位孔在同一竖直线上． ②释放纸带时，应使重物靠近打点计时器． ③保持提起的纸带竖直，先接通电源再松开纸带． ④测量下落高度时，应从起点量起，选取的计数点要离起始点远些，纸带不宜过长．;思考感悟 利用物体自由下落来探究外力做功与物体动能变化的关系时，物体的质量需不需要测量？为什么？;2．结论：合力对物体所做的功等于物体动能的变化． 三、动能定理 动能定理的内容：合力对物体所做的功等于物体动能的变化． 表达式：___________________. 式中Ek2表示物体的末态的动能，Ek1表示物体的初态的动能，W表示合外力所做的功．当外力对物体做正功时，物体的动能________；当外力对物体做负功时，物体的动能_________;核心要点突破;2．动能定理的研究对象是单一物体，或者是可以看成单一物体的物体系． 3．动能定理适用于物体的直线运动，也适用于物体的曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用．只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可．用动能定理解题一般比用牛顿第二定律和运动学公式求解简便．;4．动能定理的计算式为标量式，v为相对同一参考系的速度，一般以地面为参考系． 5．外力对物体所做的功是指物体所受的一切外力对它做的总功． 特别提醒：(1)动能定理只强调初末状态动能的变化，在一段过程中初末位置的动能变化量为零，并不意味着在此过程中的各个时刻动能不变化． (2)物体所受合力不为零时，其动能不一定变化，比如合力方向始终与速度垂直时，动能就不会变化． ;即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．(单选)一质量为1 kg的物体被人用手由静止开始向上提升1 m，这时物体的速度是2 m/s，则下列结论中错误的是(　　) A．手对物体做功12 J　　 B．合力对物体做功12 J C．合力对物体做功2 J D．物体克服重力做功10 J ;二、动能定理的适用条件及解题的优越性 1．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W＝Fscos α只能求恒力做的功，不能求变力的功，而由于动能定理提供了一个物体的动能变化ΔEk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)物体的动能变化ΔEk＝Ek2－Ek1，就可以间接求得变力做功．;(2)与用牛顿定律解题的比较;两种思路对比可以看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单不易出错． 特别提醒：有些问题，用牛顿第二定律和运动学知识可以求解，用动能定理也可以求解，但由于应用动能定理时不需要考虑运动过程中的一些细节，所以用动能定理求解更简洁一些．;即时应用(即时突破，小试牛刀) 2．(单选)如图4－3－3所示，光滑水平桌面上开一个光