高中物理学业水平测试课件专题十二动能定理及实验.pptVIP

主题 内容 要求 功与能 动能、动能定理及其应用 重力做功与重力势能 Ⅱ Ⅱ 实验与探究 实验五：探究动能定理 Ⅰ 一、动能 1．动能：物体由于运动而具有的能，叫动能．其表达式为：Ek＝ mv2. 2．对动能的理解 (1)动能是一个状态量，它与物体的运动状态相对应．动能是标量．它只有大小，没有方向，而且物体的动能总是大于或等于零，不会出现负值． (2)动能是相对的，它与参照物的选取密切相关．如行驶中的汽车上的物品，对汽车上的乘客，物品动能是零；但对路边的行人，物品的动能就不为零．一般选地面为参考系分析． 二、重力势能 1．重力势能：地球上的物体具有跟它的高度有关的能叫重力势能，是物体和地球共有的． 表达式：Ep＝mgh，重力势能的大小与零势能面的选取有关． 2．对重力势能的理解 (1)重力势能是物体和地球这一系统共同所有，单独一个物体谈不上具有重力势能．即：如果没有地球，物体谈不上有重力势能．平时说物体具有多少重力势能，是一种习惯上的简称． 重力势能是相对的，它随参考点的选择不同而不同，要说明物体具有多少重力势能，首先要指明参考点(即零势能点)． (2)重力势能是标量，它没有方向．但是重力势能有正、负．此处正、负不是表示方向，而是表示比零点的能量状态高还是低．势能大于零表示比零点的能量状态高，势能小于零表示比零点的能量状态低．零点的选择不同虽对势能值表述不同，但对物理过程没有影响．即势能是相对的，势能的变化是绝对的，势能的变化与零点的选择无关． (3)重力做功与重力势能 ①重力做功与路径无关，由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定，即：WG＝mgΔh. ②重力做正功，物体高度下降，重力势能降低；重力做负功，物体高度上升，重力势能升高． ③重力做的功等于重力势能增量的负值，即WG＝－ΔEp＝－(mgh2－mgh1)． 三、动能定理 1．动能定理的表述 合外力做的功等于物体动能的变化量．(这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力)． 表达式为 说明：动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化．实际应用时，后一种表述比较好操作．不必求合力，特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下，只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来，就可以得到总功． ①当W合0时，Ek2Ek1，动能增大； ②当W合0时，Ek2Ek1，动能减小． 2．应用动能定理解题的一般步骤 (1)确定研究对象及运动过程． (2)在全过程中对研究对象进行受力分析． (3)写出研究过程中合力做的功，或分别写出各个力做的功(注意功的正负)再代数和．如果研究过程中物体受力情况有变化，就要分别写出各力在各个阶段做的功再代数和． (4)确定初、末状态并写出初、末状态的动能． (5)利用动能定理列方程求解． 四、实验：探究恒力做功与物体动能变化的关系 1．实验目的 用打点计时器探究外力(重力)对物体所做的功与物体动能的变化关系． 2．实验器材 铁架台(带铁夹)、打点计时器、直尺、重物、纸带、复写纸片、导线、学生电源． 3．实验步骤 将打点计时器竖直稳定地固定在铁架台支架上，使限位孔伸出桌面外，将夹有重锤的纸带从下向上穿过限位孔，一只手提住纸带的上端，使纸带竖直，重锤紧靠在下边的限位孔处，先开启电源使打点计时器工作，然后放手使纸带在重锤的带动下自由下落，结果打点计时器在纸带上打下一系列点，利用打了点的纸带来计算重力所做的功WG与动能变化量ΔEk的定量关系． 4．数据处理 如何计算重力所做的功WG和动能的变化量ΔEk? 在纸带上取两个合适的点(如下图中纸带上的B点和E点)，用刻度尺测出这两点间的距离sBE，根据功的定义可知：WG＝mgsBE，采用求平均速度的方法求出打点计时器打B、E两点时，重锤的速度vB和vE，再根据动能的计算式Ek＝ mv2计算打B、E两点时的动能及其动能的差值ΔEk. 5．实验结论 重力所做的功WG与物体动能的改变量ΔEk在误差允许的范围内是相等的． 结论的推广：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量，即：W合＝ΔEk＝Ek2－Ek1，这就是动能定理． (单选Ⅱ)关于动能和速度，下列说法正确的是(　　) A．物体的速度发生变化，动能一定发生变化 B．物体的速度发生变化，动能可能不变 C．物体的动能不变，速度一定不变 D．物体的动能发生变化，速度可能不变 解析：物体的速度方向变化而大小不变，则动能不变，A选项错误，B选项正确；物体的动能不变只能得到物体的速度大小不变，但是速度可能方向在变，如匀速圆周运动，C选项错误；物体动能变化则物体的速度大小一定改变，D选项错误． 答案：B 点评：物体的速度变化包括大小变化、方向变化以及大小和方向都变化，只有速度大小变化才会引起物体动能的变化．这