2018_2019學(xué)年高中物理第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功課件（打包6套）滬科版必修2.zip,2018,_2019,學(xué)年,高中物理,章動(dòng),變化,機(jī)械功,課件,打包,滬科版,必修 3 1探究動(dòng)能變化跟做功的關(guān)系 第3章動(dòng)能的變化與機(jī)械功 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解動(dòng)能的概念 會(huì)根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能 2 能從牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出動(dòng)能定理 理解動(dòng)能定理的物理意義 3 能應(yīng)用動(dòng)能定理解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題 4 掌握探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的實(shí)驗(yàn)方法 內(nèi)容索引 重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn) 達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān) 自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ) 自主預(yù)習(xí) 一 動(dòng)能 動(dòng)能定理 1 動(dòng)能 1 定義 物理學(xué)中把叫做物體的動(dòng)能 2 表達(dá)式 Ek 3 動(dòng)能是 填 標(biāo)量 或 矢量 是 填 過(guò)程 或 狀態(tài) 量 4 單位 動(dòng)能的國(guó)際單位是 簡(jiǎn)稱 用符號(hào)J表示 標(biāo)量 狀態(tài) 焦耳 焦 2 動(dòng)能定理 1 內(nèi)容 外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的 2 表達(dá)式 W 3 說(shuō)明 Ek Ek2 Ek1 Ek2為物體的 Ek1為物體的 增量 Ek 末動(dòng)能 初動(dòng)能 二 恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 如圖1 所使用的器材有 氣墊導(dǎo)軌 滑塊 計(jì)時(shí)器 氣源 刻度尺 細(xì)繩 鉤碼等 2 制定計(jì)劃 圖1 1 直接驗(yàn)證 逐一比較力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的大小之間的關(guān)系 2 用圖像驗(yàn)證 根據(jù)W 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出及的關(guān)系圖像 光電門 增量 W與v2 W與m 即學(xué)即用 1 判斷下列說(shuō)法的正誤 1 某物體的速度加倍 它的動(dòng)能也加倍 2 兩質(zhì)量相同的物體 動(dòng)能相同 速度一定相同 3 合外力做功不等于零 物體的動(dòng)能一定變化 4 物體的速度發(fā)生變化 合外力做功一定不等于零 5 物體的動(dòng)能增加 合外力做正功 答案 2 一個(gè)質(zhì)量為0 1kg的球在光滑水平面上以5m s的速度勻速運(yùn)動(dòng) 與豎直墻壁碰撞以后以原速率被彈回 若以初速度方向?yàn)檎较?則小球碰墻前后速度的變化為 動(dòng)能的變化為 答案 10m s 0 重點(diǎn)探究 導(dǎo)學(xué)探究 1 一質(zhì)量為m的物體在光滑的水平面上 在水平拉力F作用下運(yùn)動(dòng) 速度由v1增加到v2的過(guò)程通過(guò)的位移為s 則v1 v2 F s的關(guān)系是怎樣的 一 對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的理解 答案根據(jù)牛頓第二定律F ma 答案 2 從推導(dǎo)結(jié)果知 水平力F做的功等于什么量的變化 這個(gè)量與物體的什么因素有關(guān) 答案水平力F做的功等于物體動(dòng)能的變化 動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān) 答案 知識(shí)深化 1 動(dòng)能是標(biāo)量 沒(méi)有負(fù)值 與物體的速度方向無(wú)關(guān) 2 動(dòng)能是狀態(tài)量 具有瞬時(shí)性 與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 或某一時(shí)刻的速度 相對(duì)應(yīng) 3 動(dòng)能具有相對(duì)性 選取不同的參考系 物體的速度不同 動(dòng)能也不同 一般以地面為參考系 4 物體動(dòng)能的變化量是末動(dòng)能與初動(dòng)能之差 即 Ek 若 Ek 0 則表示物體的動(dòng)能增加 若 Ek 0 則表示物體的動(dòng)能減少 2 對(duì)動(dòng)能定理W Ek的理解 1 動(dòng)能定理的實(shí)質(zhì) 動(dòng)能定理揭示了合外力對(duì)物體做功與物體動(dòng)能的變化之間的定量關(guān)系和因果聯(lián)系 合外力做功是因 動(dòng)能變化是果 動(dòng)能的改變可由合外力做的功來(lái)度量 合外力對(duì)物體做了多少功 物體的動(dòng)能就變化多少 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 2 動(dòng)能定理的適用范圍 動(dòng)能定理是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的 對(duì)于外力是變力 物體做曲線運(yùn)動(dòng) 物體經(jīng)歷多過(guò)程的情況同樣適用 例1下列關(guān)于動(dòng)能的說(shuō)法正確的是A 兩個(gè)物體中 速度大的動(dòng)能也大B 某物體的速度加倍 它的動(dòng)能也加倍 物體的質(zhì)量不變 C 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體動(dòng)能保持不變D 某物體的動(dòng)能保持不變 則速度一定不變 答案 解析 解析動(dòng)能的表達(dá)式為Ek mv2 即物體的動(dòng)能大小由質(zhì)量和速度大小共同決定 速度大的物體的動(dòng)能不一定大 故A錯(cuò)誤 速度加倍 物體 質(zhì)量不變 的動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的4倍 故B錯(cuò)誤 質(zhì)量一定時(shí) 速度只要大小保持不變 動(dòng)能就不變 故C正確 D錯(cuò)誤 例2在光滑水平面上 質(zhì)量為2kg的物體以2m s的速度向東運(yùn)動(dòng) 若對(duì)它施加一向西的力使它停下來(lái) 則該外力對(duì)物體做的功是A 16JB 8JC 4JD 0 答案 解析 導(dǎo)學(xué)探究 觀察分別用如圖2甲 乙兩套實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 思考下面問(wèn)題 以上兩套實(shí)驗(yàn)操作有何不同之處 圖2 二 實(shí)驗(yàn)探究 恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 答案甲圖用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器乙圖用的是光電門 答案 知識(shí)深化 1 探究思路探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 需要測(cè)量不同的力在不同的過(guò)程中做的功和對(duì)應(yīng)的物體動(dòng)能的變化量 這就需要測(cè)出物體的受力 力作用的距離和這段距離上物體的初 末速度以及物體的質(zhì)量等物理量 其中比較難測(cè)量的是物體在各個(gè)位置的速度 可借助光電門較準(zhǔn)確地測(cè)出 也可借助紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行探究裝置如圖2乙所示 所使用的器材有氣墊導(dǎo)軌 滑塊 計(jì)時(shí)器 氣源 刻度尺 細(xì)繩 鉤碼等 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用天平測(cè)出滑塊的質(zhì)量m 2 按圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置 3 平衡摩擦力 將氣墊導(dǎo)軌 或長(zhǎng)木板 沒(méi)有滑輪的一端適當(dāng)抬高 輕推滑塊 使滑塊能做勻速運(yùn)動(dòng) 4 讓滑塊通過(guò)細(xì)繩連接鉤碼 或小沙桶 使鉤碼 或小沙桶 的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 滑塊在細(xì)線的拉力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng) 由于鉤碼 或小沙桶 質(zhì)量很小 可以認(rèn)為滑塊所受拉力F的大小等于鉤碼 或小沙桶 所受重力的大小 5 釋放滑塊 滑塊在細(xì)繩的拉力作用下運(yùn)動(dòng) 用光電門 或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 記錄滑塊的運(yùn)動(dòng)情況 求出滑塊的速度v1和v2 若分析滑塊從靜止開(kāi)始的運(yùn)動(dòng) v1 0 并測(cè)出滑塊相應(yīng)的位移s 例3某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究 恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 如圖3所示 他們將拉力傳感器固定在小車上 用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連 用拉力傳感器記錄小車受到的拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的A B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器 記錄小車通過(guò)A B時(shí)的速度大小 小車中可以放置砝碼 1 實(shí)驗(yàn)主要步驟如下 測(cè)量 和拉力傳感器的總質(zhì)量M1 把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上 另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連 正確連接所需電路 答案 圖3 小車 將小車停在C點(diǎn) 接通電源 小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng) 記錄細(xì)線拉力及小車通過(guò)A B時(shí)的速度 在小車中增加砝碼 重復(fù) 的操作 答案 然后釋放小車 2 下表是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù) 其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和 v22 v12 是兩個(gè)速度傳感器所記錄速度的平方差 可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量 Ek F是拉力傳感器受到的拉力 W是F在A B間所做的功 表格中的 Ek3 W3 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 數(shù)據(jù)記錄表 答案 0 600 0 610 3 根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖4中作出 Ek W圖線 答案 圖4 答案如圖所示 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1 對(duì)動(dòng)能的理解 多選 關(guān)于動(dòng)能的理解 下列說(shuō)法中正確的是A 一般情況下 Ek mv2中的v是相對(duì)于地面的速度B 動(dòng)能的大小由物體的質(zhì)量和速率決定 與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)C 物體以相同的速率向東和向西運(yùn)動(dòng) 動(dòng)能的大小相等 方向相反D 當(dāng)物體以不變的速率做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)其動(dòng)能不斷變化 解析動(dòng)能是標(biāo)量 由物體的質(zhì)量和速率決定 與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān) 動(dòng)能具有相對(duì)性 無(wú)特別說(shuō)明 一般指相對(duì)于地面的動(dòng)能 答案 解析 1 2 3 4 2 對(duì)動(dòng)能定理的理解 有一質(zhì)量為m的木塊 從半徑為r的圓弧曲面上的a點(diǎn)滑向b點(diǎn) 如圖5所示 如果由于摩擦使木塊的運(yùn)動(dòng)速率保持不變 則以下敘述中正確的是A 木塊所受的合外力為零B 因木塊所受的力都不對(duì)其做功 所以合外力做的功為零C 重力和摩擦力的合力做的功為零D 重力和摩擦力的合力為零 答案 解析 1 2 3 4 圖5 解析木塊做曲線運(yùn)動(dòng) 速度方向變化 加速度不為零 故合外力不為零 A錯(cuò) 速率不變 動(dòng)能不變 由動(dòng)能定理知 合外力做的功為零 而支持力始終不做功 重力做正功 所以重力做的功與摩擦力做的功的代數(shù)和為零 但重力和摩擦力的合力不為零 C對(duì) B D錯(cuò) 1 2 3 4 3 動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用 一質(zhì)量m 1kg的物體以20m s的初速度被豎直向下拋出 物體離拋出點(diǎn)高度h 5m處時(shí)的動(dòng)能是多大 g取10m s2 不計(jì)空氣阻力 答案 解析 1 2 3 4 答案250J 4 探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系 某同學(xué)利用落體法探究做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系時(shí) 設(shè)計(jì)了如圖6甲所示的實(shí)驗(yàn) 即將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上 連接重物的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔 讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 接通電源后 使紙帶呈豎直狀態(tài)由靜止釋放 重物帶動(dòng)紙帶下落后通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出計(jì)時(shí)點(diǎn) 其中在某次操作中打出的紙帶如圖乙所示 該同學(xué)選取了第一個(gè)比較清晰的點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)O 然后通過(guò)測(cè)量使OA AB BC 并將A B C三點(diǎn)依次選為計(jì)數(shù)點(diǎn) 通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)和紙帶記錄的時(shí)間得出了vA 0 12m s vB 0 17m s vC 0 21m s 請(qǐng)根據(jù)以上的數(shù)據(jù)驗(yàn)證重力對(duì)重物所做的功與重物速度的平方成正比 解析 答案 1 2 3 4 圖6 答案見(jiàn)解析 解析設(shè)由O到A的過(guò)程中 重力對(duì)重物所做的功為W0 那么由O到B的過(guò)程中 重力對(duì)重物所做的功為2W0 由O到C的過(guò)程中 重力對(duì)重物所做的功為3W0 由計(jì)算可知 vA2 1 44 10 2m2 s2vB2 2 89 10 2m2 s2vC2 4 41 10 2m2 s2 即vB2 2vA2 vC2 3vA2由以上數(shù)據(jù)可以判斷W v2是正確的 也可以根據(jù)W v2的圖線來(lái)判斷 如圖所示 1 2 3 4