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《2018_2019學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機(jī)械功3.1探究動能變化跟做功的關(guān)系學(xué)案滬科版必修》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、3.1 探究動能變化跟做功的關(guān)系[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.理解動能的概念，會根據(jù)動能的表達(dá)式計(jì)算物體的動能.2.能從牛頓第二定律與運(yùn)動學(xué)公式導(dǎo)出動能定理，理解動能定理的物理意義.3.能應(yīng)用動能定理解決簡單的問題.4.掌握探究恒力做功與物體動能變化的實(shí)驗(yàn)方法．一、動能、動能定理1．動能(1)定義：物理學(xué)中把mv2叫做物體的動能．(2)表達(dá)式：Ek＝mv2.(3)動能是標(biāo)量(填“標(biāo)量”或“矢量”)，是狀態(tài)(填“過程”或“狀態(tài)”)量．(4)單位：動能的國際單位是焦耳，簡稱焦，用符號J表示．2．動能定理(1)內(nèi)容：外力對物體所做的功等于物體動能的增
2、量．(2)表達(dá)式：W＝ΔEk.(3)說明：ΔEk＝Ek2－Ek1.Ek2為物體的末動能，Ek1為物體的初動能．二、恒力做功與物體動能變化的關(guān)系1．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(如圖1)：圖1所使用的器材有：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、光電門、計(jì)時(shí)器、氣源、刻度尺、細(xì)繩、鉤碼等．2．制定計(jì)劃：(1)直接驗(yàn)證：逐一比較力對物體所做的功與物體動能增量的大小之間的關(guān)系．(2)用圖像驗(yàn)證：根據(jù)W＝mv2，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出W與v2及W與m的關(guān)系圖像．[即學(xué)即用]1．判斷下列說法的正誤．13(1)某物體的速度加倍，它的動能也加倍．(×)(2)兩質(zhì)量相同的物體，動能相同，速度一定相
3、同．(×)(3)合外力做功不等于零，物體的動能一定變化．(√)(4)物體的速度發(fā)生變化，合外力做功一定不等于零．(×)(5)物體的動能增加，合外力做正功．(√)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，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________，動能的變化為________．答案 －10m/s 0一、對動能和動能定理的理解[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，速度由v1增加到v2的過程通過的位移為s，則v1、v2、
4、F、s的關(guān)系是怎樣的？答案 根據(jù)牛頓第二定律F＝ma由運(yùn)動學(xué)公式a＝由此得Fs＝mv22－mv12.2．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做的功等于物體動能的變化，動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)．[知識深化]1．對動能Ek＝mv2的理解(1)動能是標(biāo)量，沒有負(fù)值，與物體的速度方向無關(guān)．(2)動能是狀態(tài)量，具有瞬時(shí)性，與物體的運(yùn)動狀態(tài)(或某一時(shí)刻的速度)相對應(yīng)．(3)動能具有相對性，選取不同的參考系，物體的速度不同，動能也不同，一般以地面為參考系．(4)物體動能的變化量是末動能與初動能
5、之差，即ΔEk＝mv22－mv12，若ΔEk>0，則表示物體的動能增加，若ΔEk<0，則表示物體的動能減少．2．對動能定理W＝ΔEk的理解(1)動能定理的實(shí)質(zhì)13①動能定理揭示了合外力對物體做功與物體動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，動能變化是果．動能的改變可由合外力做的功來度量．②合外力對物體做了多少功，物體的動能就變化多少．合外力做正功，物體的動能增加；合外力做負(fù)功，物體的動能減少．(2)動能定理的適用范圍：動能定理是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動的情況下得出的，對于外力是變力、物體做曲線運(yùn)動、物體經(jīng)歷多過程的情
6、況同樣適用．例1 下列關(guān)于動能的說法正確的是( )A．兩個(gè)物體中，速度大的動能也大B．某物體的速度加倍，它的動能也加倍(物體的質(zhì)量不變)C．做勻速圓周運(yùn)動的物體動能保持不變D．某物體的動能保持不變，則速度一定不變答案 C解析 動能的表達(dá)式為Ek＝mv2，即物體的動能大小由質(zhì)量和速度大小共同決定，速度大的物體的動能不一定大，故A錯(cuò)誤；速度加倍，物體(質(zhì)量不變)的動能變?yōu)樵瓉淼?倍，故B錯(cuò)誤；質(zhì)量一定時(shí)，速度只要大小保持不變，動能就不變，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，若對它施加一向
7、西的力使它停下來，則該外力對物體做的功是( )A．16JB．8J C．－4JD．0答案 C解析 根據(jù)動能定理W＝mv22－mv12＝0－×2×22J＝－4J，選項(xiàng)C正確．二、實(shí)驗(yàn)探究：恒力做功與物體動能變化的關(guān)系[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能變化的關(guān)系，思考下面問題：13圖2以上兩套實(shí)驗(yàn)操作有何不同之處？答案 甲圖用的是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器乙圖用的是光電門[知識深化]1．探究思路探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系，需要測量不同的力在不同的過程中做的功和對應(yīng)的物體動能的變化量，這就需要測出物體的受力、力作
8、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)確地測出，也可借助紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測量．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
