2019-2020学年高中物理沪科版必修2课件:3.1 探究动能变化跟做功的关系 .pptx
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1、第3章 动能的变化与机械功,3.1 探究动能变化跟做功的关系,自主阅读,自我检测,一、分析论证 研究汽车动能的变化过程,二、动能 动能定理 1.动能 (1)定义:物理学中把 mv2叫做物体的动能,用符号Ek表示。 (2)表达式:Ek= mv2,式中v是瞬时速度。 (3)单位:在国际单位制中,动能的单位是焦耳,符号是J。 (4)动能是一个标量。,自主阅读,自我检测,2.动能定理 (1)内容:外力对物体所做的功等于物体动能的增量。,(3)物理量的增量是指后一时刻的量值减去前一时刻的量值。 3.恒力做功与物体动能的变化 如果物体受到一个与位移方向相同的恒力F作用,运动位移为s,则W=Fs,动能定理还
2、可以表示为Fs=Ek。 4.过程量与状态量 (1)动能是一个状态量。 (2)功是一个过程量。 5.运动员用F=150 N的力将一质量为0.6 kg的篮球以10 m/s的速度投出,篮球打在高3.05 m的篮圈上。求运动员对篮球做的功。 提示:由动能定理得运动员做的功W= mv2=30 J。,自主阅读,自我检测,三、实验探究 恒力做功与物体动能变化的关系 1.设计实验(如图所示) 所使用的器材有气垫导轨、滑块、光电门、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等。 2.研究计划 (1)直接验证 逐一比较力对物体所做的功与物体动能增量的大小之间的关系。 (2)用图像验证 根据W= mv2,由实验数据作出W与v
3、2及W与m的关系图像。,自主阅读,自我检测,1.正误辨析 (1)动能是矢量,其方向与速度方向相同。 ( ) (2)动能是物体由于运动而具有的能。 ( ) (3)物体的速度发生变化,其动能就一定发生变化。 ( ) (4)做实验时要平衡摩擦力,且改变滑块质量就要重新平衡摩擦力。 ( ) (5)合外力做功不等于零,物体的动能一定变化。 ( ) 答案:(1) (2) (3) (4) (5),自主阅读,自我检测,2.有两个物体甲、乙,它们在同一直线上运动,两物体的质量均为m,甲物体速度为v,动能为Ek;乙物体速度为-v,动能为Ek,那么( ) A.Ek=-Ek B.Ek=Ek C.EkEk 解析:因为动
4、能是标量,故Ek=Ek。 答案:B 3.起重机钢索吊着质量m=1.0103 kg的物体,以a=2 m/s2的加速度由静止竖直向上提升了5 m,物体的动能增加了多少?(g取10 m/s2) 解析:由动能定理可知,物体动能的变化等于合外力对物体所做的功,则Ek=W合,由F合=ma,W=F合h得Ek=F合h=mah=1.010325 J=1.0104 J,即物体的动能增加了1.0104 J。 答案:1.0104 J,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,对动能和动能定理的理解 右图是高速列车,高速列车在出站时加速,进站时减速,这两个过程中合力分别做什么功,列车的动能如何变化? 要点提示:
5、加速出站时合力做正功,动能增大;减速进站时合力做负功,动能减小。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,1.动能的三个性质 (1)动能的瞬时性:物体动能的大小与物体瞬时速度的大小相对应,是一个状态量。 (2)动能的标矢性:动能是标量,只有大小没有方向,且总大于(v0时)或等于零(v=0时),不可能小于零(无负值)。运算过程中无需考虑速度方向。 (3)动能的相对性:对于不同的参考系,物体的速度不同,则物体的动能也不同。没有特别指明时,都是以地面为参考系。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,2.动能定理的理解 (1)W的含义:所有外力所做功的代数和。 (2)W与Ek的关
6、系:合力做功是引起物体动能变化的原因。如果合力对物体做正功,物体的动能增加;如果合力对物体做负功,物体的动能减少;如果合力对物体不做功,物体的动能不变。 (3)动能定理的实质:功能关系的一种具体体现,物体动能的改变可由合外力做功来度量。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,【例1】右图是质量为m的物体,从高为h、倾角为的光滑斜面顶端由静止开始沿斜面下滑,最后停在水平面上。已知物体与水平面间的动摩擦因数为,求: (1)物体滑至斜面底端时的速度; (2)物体在水平面上滑行的距离。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,解析:物体从斜面上滑下,只有重力做功,使物体的动能增加
7、。在水平面滑行时,摩擦力做负功使物体的动能又减少到0,分别在两段过程中应用动能定理即可求解。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,规律方法(1)应用动能定理时,先要进行受力分析,分析在这个过程中有哪些力做功,注意区分功的正负。 (2)应用动能定理时要注意选取的研究对象和对应过程,合力做的功和动能增量一定是对应同一研究对象的同一过程。,问题导引,知识归纳,典例剖析,知识点一,知识点二,变式训练1一个物体的速度从0增大到v,外力对物体做功为W1;速度再从v增大到2v,外力做功为W2,则W1和W2的关系正确的是( ) A.W1=W2 B.W1=2W2 C.W2=3W1 D.W2=4W1
8、,因此,W2=3W1,选项C正确。,答案:C,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,实验探究 恒力做功与物体动能变化的关系 右图是探究a与F、m之间的定量关系实验中的装置。观察装置图,思考以下问题: (1)实验中,研究对象(小车)的瞬时速度如何求解?若已知小车的质量,怎样求某一瞬间小车的动能? (2)怎样通过该装置探究合外力做功与动能变化的关系? 要点提示:(1)应用纸带上的点迹可以确定小车的瞬时速度,再根据Ek= mv2确定小车的动能。 (2)可以应用直接验证或图像验证来探究分析力做功与动能变化的关系。,知识点一,知识点二,问题导引,知识归纳,典例剖析,1.实验原理 探究恒力做功
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