粤教版高中物理必修二课件：《探究外力做功与物体动能变化关系》.ppt

4.3 探究外力做功与物体动能变化的关系 * §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 知识回顾： 1、如何理解功能关系？ 2、怎样理解“功是能量转化的量度”？ 3、什么叫动能？物体的动能大小与哪些因素有关？ 4、动能的表达式是怎样的？ 表达式中的速度是指平均速度还是瞬时速度？ 5、怎样计算重力所做的功？ §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 “陆战之王”新“杀手”：“动能导弹”亮相美军 §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 美军的“动能导弹” 速度达到了1524m/s，弹头不采用炸药和引信，只装备一枚硬度极高的“钨长杆穿透器”。从发射到击中目标的飞行时间在5秒钟之内。能够穿透目前所有的装甲系统。 从科学的意义上讲，动能导弹原理并不复杂，如同陨石能击穿地球表面的石头，只不过因为动能很大而已！ 那么，怎样获得很大的动能呢？ 动能的变化和做功有什么样的定量关系呢？ §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 1、出站的列车，速度越来越快，它的动能为什么增加？ 2、进站的列车，速度越来越慢，它的动能为什么减少？ 从做功的角度谈一谈以下问题： 3、匀速行驶的列车，它的动能为什么不变？ 想一想 动能的变化应该是由什么力的功决定的？ §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 猜一猜 物体动能的变化与合外力对它做的功可能存在什么样的定量关系？ 实验目的 探究合外力做功与物体动能变化的关系？ §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 实验筹划 1、实验需要测量哪些物理量？ 2、有哪几个物理量会很难测量？ 3、怎样设计一个最简单的实验来进行研究？ 实验方法 利用打点计时器研究自由落体运动中重力做功与物体动能变化的关系？ §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 实验原理和数据 1、重力做功： 2、动能的变化： 3、质量m不用测量 ——h用刻度尺测量 ——v用 计算 §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 实验步骤 实验器材 打点计时器、纸带、重锤、铁架台、刻度尺 1、把打点计时器按装在铁架台上。 2、把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一 端穿过计时器的限位孔，用手竖提起纸带使重锤停靠在计时器附近。 3、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。 4、重复三次，挑选点迹清晰的纸带使用。 §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 数据及计算 实验结论： Ⅲ(O C) 0.304m 0.780 0.305m 3.11 Ⅱ(0 B) 0.171m 0.585 0.172m 1.75 Ⅰ(O A) 动能增量ΔEk(J) 末速度v(ms-1) 重力做功W(J) 下落距离h(cm) 过程 4.87 设重锤质量为m O A C B 1.75 3.11 4.87 0.77 在误差允许的范围内，可以认为外力对物体所做 的功等于物体动能的变化。 §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 误差分析 1、本实验中系统误差的主要来源是什么？ 2、为什么重力做的功总是略大于重锤动能的增量？ 计算时所选的计数点应尽量远离纸带上的第一点，以减小测量和计算的误差。 另外要注意： §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 理论推导一 如图所示，质量为m的物体，在一恒定拉力F作用下，沿光滑的水平面以速度v1开始运动，经位移s后速度增加到 v2，你能否根据牛顿第二定律和运动学公式导出合外力所做的功与物体动能变化的关系？ v1 v2 F s F m §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 合外力对物体做的功： 根据牛顿第二定律： 由运动学公式： 变形得： 联立各式得： 即： 合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。 §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 理论推导二 上题中，如物体还受一恒定的摩擦力f作用，合外力对物体所做的功与物体动能的变化又有什么关系？ W=Fs－fs 即W = §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 理论推导二 §4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系 动能定理 1、内容 合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。 2、公式 3、说明 ⑵、当合外力对物体做正功时，W0，Ek2Ek1，动能增加；当合外力对物体做负功时，W0，Ek2Ek1，动能减小。 ⑴、W表示合力的功， Ek1、Ek2分别表示物体在初、末状态的动能。