《2022年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第3節(jié) 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系學(xué)案 粵教版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第3節(jié) 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系學(xué)案 粵教版必修2（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022年高中物理 第四章 機(jī)械能和能源 第3節(jié) 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系學(xué)案 粵教版必修2 一、 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、 知道外力做功可改變物體的動(dòng)能 2、 理解動(dòng)能定理的物理意義，初步掌握動(dòng)能定理的應(yīng)用 3、 掌握用實(shí)驗(yàn)方法探究動(dòng)能定理 二、 學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn) 從實(shí)驗(yàn)角度探究外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，動(dòng)能定理的應(yīng)用 三、課前預(yù)習(xí)（自主探究） 1. 動(dòng)能定理： 對(duì)物體所做的功等于物體 的變化． 2．表達(dá)式：W＝_______________或W＝_____________________. 3．當(dāng)外力對(duì)物體做正功時(shí)，末動(dòng)能 初動(dòng)能

2、；當(dāng)外力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，末動(dòng)能 初動(dòng)能． 4. 1．在離地面高為h處以初速度v0斜向上拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物塊，當(dāng)它落地時(shí)速度為v，用g表示重力加速度，則在此過(guò)程中，阻力對(duì)物體做的功( ) A．mgh－mv2－mv B．mgh＋mv－mv2 C.mv2－mv－mgh D．mgh＋mv2－mv 5．一個(gè)25 kg的小孩從高度為3 m的滑梯頂端由靜止開始滑下，滑到底端時(shí)的速度為2 m/s，g取10 m/s2，關(guān)于力對(duì)小孩做的功，以下結(jié)果正確的是( ) A．合外力做功50 J B．阻力做功500 J C．重力做功5

3、00 J D．支持力做功50 J 四、課堂活動(dòng) （1）小組合作交流 知識(shí)點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)探究 在給定的路面上，汽車的初速度越大，剎車距離也 ，摩擦力做功就 。可見，研究做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，實(shí)際上就是研究力、位移、速度和質(zhì)量的關(guān)系。 若利用自由落體運(yùn)動(dòng)，則可利用刻度尺直接測(cè)出 __________，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出各點(diǎn)的 ________。 答案：越大，越多，位移，瞬時(shí)速度 重點(diǎn)歸納 對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的理解 1.重力做功的特點(diǎn)：重力做功只與初末位置的高度差有關(guān)，即。 2.動(dòng)能：物體的質(zhì)量與速度平方乘積的一半，。 3.利用物

4、體由靜止自由下落時(shí)，重力做功，動(dòng)能的變化，探究?jī)烧叩年P(guān)系。 知識(shí)點(diǎn)2 合外力做功和物體動(dòng)能的變化 射箭運(yùn)動(dòng)員拉弓射箭，箭在彈力作用下，獲得很大的速度射出去。在行駛中的汽車，因前方有路障而緊急剎車，汽車在阻力作用下逐漸停下來(lái)。前者有彈力對(duì)箭做功，則箭的 發(fā)生了改變， 也發(fā)生了改變；后者摩擦阻力對(duì)汽車做功，使汽車的 減小， 也減小。這兩種情況的共同特點(diǎn)是有力對(duì)物體做功，則物體的 發(fā)生變化。 答案：速度，動(dòng)能，速度，動(dòng)能，速度和動(dòng)能 重點(diǎn)歸納 對(duì)合外力做功和物體動(dòng)能的變化的理解 (1)W為物體所受外力

5、的總功(包括物體所受重力)． (2)動(dòng)能定理揭示了合外力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能的變化之間的因果聯(lián)系和定量關(guān)系．定理表明，合外力對(duì)物體做了多少功，物體的動(dòng)能就增加(減少)多少．合外力做正功，物體的動(dòng)能增加；合外力做負(fù)功，物體的動(dòng)能減少． (3)適用條件：動(dòng)能定理雖然是在物體受恒力作用沿直線做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的情況下推導(dǎo)出來(lái)的，但是對(duì)于外力是變力或物體做曲線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理都成立． 2．優(yōu)越性 (1)對(duì)于變力作用或曲線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能定理提供了一種計(jì)算變力做功的簡(jiǎn)便方法．功的計(jì)算公式W＝Fscos α只能求恒力做的功，不能求變力做的功，而由于動(dòng)能定理提供了一個(gè)物體的動(dòng)能變化ΔEk與合外力對(duì)物體所做功具

6、有等量代換關(guān)系，因此已知(或求出)物體動(dòng)能變化ΔEk＝Ek2－Ek1，就可以間接求得變力做的功． (2)與用牛頓定律解題的比較 牛頓定律 動(dòng)能定理 不同點(diǎn) 適用條件 一般只能研究在恒力作用下物體做直線運(yùn)動(dòng)的情況 對(duì)于物體在恒力或變力作用下，物體做直線或曲線運(yùn)動(dòng)均適用 應(yīng)用方法 要考慮運(yùn)動(dòng)過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題 只考慮各力的做功情況及初、末狀態(tài)的動(dòng)能 運(yùn)算方法 矢量運(yùn)算 代數(shù)運(yùn)算 相同點(diǎn) 確定研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析 3.運(yùn)用動(dòng)能定理解題的一般步驟 (1)明確研究對(duì)象和運(yùn)動(dòng)過(guò)程． (2)分析過(guò)程中力做功情況．

7、 (3)明確初、末狀態(tài)的動(dòng)能． (4)列方程，并求解． 實(shí)驗(yàn)透視 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 圖4－3－6 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 探究外力做功與物體動(dòng)動(dòng)能改變的定量關(guān)系 【實(shí)驗(yàn)原理】 電源頻率 【實(shí)驗(yàn)器材】 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重錘、鐵架臺(tái)、鉤碼、夾子、刻度尺、學(xué)生電源、導(dǎo)線若干． 【實(shí)驗(yàn)步驟】 A．按圖4－3－6所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上，并接好電路； B．紙帶的一端用夾子固定在重錘上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，豎直提起紙帶使重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用夾子把紙帶上端夾??； C．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待穩(wěn)定后，釋放紙帶，讓重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在

8、紙帶上打點(diǎn)； D．重復(fù)幾次(3～5次)，挑選出點(diǎn)跡清晰的紙帶用來(lái)分析； E．在選取紙帶中，選取點(diǎn)跡間距較大的點(diǎn)，并標(biāo)上0、1、2、3、4、…，量出各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離h1、h2、h3、…； F．利用公式vn＝求出各點(diǎn)的速度大??； G．并求出相鄰兩點(diǎn)間重錘動(dòng)能的增量ΔEk和重錘重力做的功W； H．比較重力所做的功W和動(dòng)能增量ΔEk的關(guān)系，得出結(jié)論． 2．測(cè)量與記錄 3．?dāng)?shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論 測(cè)出起始點(diǎn)O到B點(diǎn)的距離，就是物體自由下落的高度sOB。再求出O點(diǎn)和B點(diǎn)的速度（vB)：，以同樣的方法得到其他點(diǎn)的瞬時(shí)速度。再驗(yàn)證這個(gè)過(guò)程是否滿足動(dòng)能定理。 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】 在誤差范圍內(nèi)，重力所做

9、的功等于物體動(dòng)能的增量． 【注意事項(xiàng)】 1.實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)記時(shí)器的安裝，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦力． 2.實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)記時(shí)器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落． 3.打點(diǎn)記時(shí)器必須接50Hz交流低壓電源. 4.必須保留紙帶上打出點(diǎn)跡的第一點(diǎn),且第1、2點(diǎn)間距約為2mm的紙帶誤差小。 5.實(shí)驗(yàn)中，只要驗(yàn)證gh是否等于v2/2即可，不用測(cè)重錘的質(zhì)量。 6.【誤差分析】由于重錘克服阻力作功，所以動(dòng)能增加量略小于重力勢(shì)能減少量 （2）課堂小測(cè) 單項(xiàng)選擇題 1.關(guān)于功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系，下列說(shuō)法不正確的是( ) A．有力對(duì)物體做功，物體的動(dòng)能就會(huì)

10、變化 B．合力不做功，物體動(dòng)能不改變 C．合力對(duì)物體做正功，物體的動(dòng)能一定增加 D．所有外力做功的代數(shù)和為負(fù)值，則物體動(dòng)能減少 2．一物體速度由零增大到v，再?gòu)膙增大到2v，外力做功分別為W1和W2，則W1和W2的關(guān)系正確的是( ) A．W1＝W2 B．W2＝2W1 C．W2＝3W1 D．W2＝4W1 3．物體A和B質(zhì)量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙的水平面上，開始時(shí)都處于靜止?fàn)顟B(tài)，在相同的水平力F作用下移動(dòng)相同的位移，則( ) A．力F對(duì)A做功較多，A的動(dòng)能較大 B．力F對(duì)B做功較多，B的動(dòng)能較大 C．力F

11、對(duì)A和B做功相同，A和B的動(dòng)能相同 D．力F對(duì)A和B做功相同，但A的動(dòng)能較大 4．一質(zhì)量為1 kg的物體被人用手由靜止向上提升1 m，這時(shí)物體的速度為2 m/s，g取10 m/s2，則下列說(shuō)法不正確的是( ) A．手對(duì)物體做功12 J B．合外力對(duì)物體做功12 J C．合外力對(duì)物體做功2 J D．物體克服重力做功10 J 雙項(xiàng)選擇題 5．水平光滑地面上放著質(zhì)量為0.5 kg的足球，一小孩用10 N力踢球，使球沿水平面向前運(yùn)動(dòng)了2 m，速度大小為6 m/s，與豎直墻壁碰撞，撞后小球沿相反方向以大小相等的速度反彈回來(lái)，下列

12、說(shuō)法正確的是( ) A．小孩對(duì)球做的功為20 J B．小孩對(duì)球做功為9 J C．墻對(duì)小球做的功為0 D．墻對(duì)小球做功為18 J 6．關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力做的功和運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的變化，下列說(shuō)法正確的是( ) A．運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零，合力必做功，則物體的動(dòng)能一定變化 B．運(yùn)動(dòng)物體所受合力為零，則物體的動(dòng)能一定不變 C．運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能保持不變，則物體所受合力必為零 D．運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動(dòng) 7．質(zhì)量不同而具有相同動(dòng)能的兩個(gè)物體，在動(dòng)摩擦因數(shù)相同的水平面上滑行到停止，則(

13、 ) A．質(zhì)量大的物體滑動(dòng)距離大 B．質(zhì)量大的物體滑行距離小 C．質(zhì)量大的物體做功多 D．它們運(yùn)動(dòng)的加速度一樣大 8．質(zhì)量為m的物體從距地面h高處由靜止開始以加速度a＝豎直下落到地面，在這個(gè)過(guò)程中( ) A．物體的動(dòng)能增加mgh B．物體的重力勢(shì)能減少mgh C．物體的動(dòng)能增加mgh D．物體的重力勢(shì)能減小mgh 計(jì)算題 9．如下圖所示，用拉力F使一個(gè)質(zhì)量為m的木箱由靜止開始在水平地面上移動(dòng)了l，拉力F跟木箱前進(jìn)方向的夾角為α，木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求木箱獲得的速度． 五、課外作業(yè) 六、課后反思 解：對(duì)物體進(jìn)行受力分析，受到豎直向下的重力mg、垂直地面的支持力FN、拉力F和水平向左的摩擦力Ff，如答圖4-3-8所示． 由動(dòng)能定理： Flcos α－Ffl＝mv2－0 而Ff＝μ(mg－Fsin α) 聯(lián)立解得v＝.