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1、3.1 探究动能变化跟做功的关系学习目的.理解动能的概念，会根据动能的体现式计算物体的动能.能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义.3.能应用动能定理解决简朴的问题4.掌握探究恒力做功与物体动能变化的实验措施.一、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.(2)体现式：Ekv.体现式中的速度是瞬时速度动能是标量(填“标量”或“矢量”）,是状态（填“过程”或“状态”)量.（3)单位：动能的国际单位是焦耳，简称焦,用符号J表达.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.(2)体现式：W=(3)阐明:E=E2-k1k2为物体的末动能
2、，k为物体的初动能二、恒力做功与物体动能变化的关系1设计实验(如图1):图1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.制定筹划：（)直接验证：逐个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W2,由实验数据作出W与v2及W与m的关系图像.即学即用1.判断下列说法的正误.（1)物体的动能大小与物体的质量成正比，与物体的速度成正比.()(2）物体动能具有方向，与速度方向相似.（)(3)合外力对物体做的功等于物体的末动能.()（4）合力对物体做正功,物体的动能也许减小.()(5)一定质量的物体,动能变化时，速度一定变化,但速度变化时
3、，动能不一定变化.()2.一种质量为0. g的球在光滑水平面上以5ms的速度匀速运动，与竖直墙壁碰撞后来以原速率被弹回,若以初速度方向为正方向,则小球碰墙前后速度的变化为 ，动能的变化为 答案-0 m/s0一、对动能和动能定理的理解导学探究1.一质量为m的物体在光滑的水平面上，在水平拉力F作用下运动，速度由v1增长到v2的过程通过的位移为s,则v1、2、F、s的关系是如何的？答案根据牛顿第二定律：ma由运动学公式a=由此得s=mv-mv.2.从推导成果知，水平力的功等于什么量的变化?这个量与物体的什么因素有关?答案 水平力F的功等于物体动能的变化,动能与物体的质量和速度有关.知识深化对动能kv
4、的理解（1）动能是标量，没有负值，与物体的速度方向无关.（2)动能是状态量，具有瞬时性,与物体的运动状态(或某一时刻的速度）相相应(3)动能具有相对性，选用不同的参照系，物体的速度不同,动能也不同,一般以地面为参照系.(4)物体动能的变化量是末动能与初动能之差,即Ek=vv,若0，则表达物体的动能增长,若Ek,则表达物体的动能减少.2.对动能定理WEk的理解(1)动能定理的实质动能定理揭示了合外力对物体做功与物体动能的变化之间的定量关系和因果联系,合外力做功是因,动能变化是果.动能的变化可由合外力做的功来度量.合外力对物体做了多少功,物体的动能就变化多少.合外力做正功,物体的动能增长；合外力做
5、负功，物体的动能减少.（）动能定理的合用范畴：动能定理是在物体受恒力作用且做直线运动的状况下得出的，对于外力是变力、物体做曲线运动、物体经历多过程的状况同样合用.例1 下列有关动能的说法对的的是( )A两个物体中,速度大的动能也大某物体的速度加倍，它的动能也加倍C.做匀速圆周运动的物体动能保持不变.某物体的动能保持不变，则速度一定不变答案C解析动能的体现式为Ek=mv2，即物体的动能大小由质量和速度大小共同决定,速度大的物体的动能不一定大，故A错误；速度加倍,它的动能变为本来的4倍，故B错误;速度只要大小保持不变，动能就不变,故C对的,D错误例 在光滑水平面上,质量为 kg的物体以2 m/s的
6、速度向东运动,若对它施加历来西的力使它停下来,则该外力对物体做的功是( )A.6 J B.8 C.4 J D.0答案 C解析 根据动能定理W=mv-v-222 -4J,选项C对的二、实验探究:恒力做功与物体动能变化的关系导学探究观测分别用如图甲、乙两套实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系,思考下面问题:图2以上两套实验操作有何不同之处？答案甲图用的是打点计时器乙图用的是光电门知识深化1探究思路探究恒力做功与物体动能变化的关系,需要测量不同的力在不同的过程中做的功和相应的物体动能的变化量,这就需要测出物体的受力、力作用的距离和这段距离上物体的初、末速度以及物体的质量等物理量,其中比较难测量的
7、是物体在各个位置的速度,可借助光电门较精确地测出,也可借助纸带和打点计时器来测量.实验设计用气垫导轨进行探究装置如图2乙所示，所使用的器材有气垫导轨、滑块、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等.3.实验环节（1)用天平测出滑块的质量(2）按图乙所示安装实验装置（3)平衡摩擦力，将气垫导轨(或长木板)没有滑轮的一端合适抬高，轻推滑块，使滑块能做匀速运动.(4)让滑块通过细绳连接钩码(或小沙桶）,使钩码(或小沙桶)的质量远不不小于滑块的质量,滑块在细线的拉力作用下做匀加速运动,由于钩码(或小沙桶）质量很小,可以觉得滑块所受拉力F的大小等于钩码（或小沙桶)所受重力的大小.（）释放滑块,滑块在细绳的拉力
8、作用下运动，用光电门(或打点计时器)记录滑块的运动状况,求出滑块的速度v1和v（若分析滑块从静止开始的运动，1=0)，并测出滑块相应的位移s.(6）验证Fsmv,在误差容许范畴内成立即可.例3 某实验小组运用拉力传感器和速度传感器探究“恒力做功与物体动能变化的关系”.如图3所示，她们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一种定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.在水平桌面上相距50c的A、两点各安装一种速度传感器，记录小车通过、B时的速度大小.小车中可以放置砝码.图（1)实验重要环节如下：测量 和拉力传感器的总质量M;把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮
9、与钩码相连；对的连接所需电路将小车停在C点，接通电源, ，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度在小车中增长砝码,反复的操作.()表1是她们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和,|vv|是两个速度传感器所记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量Ek，F是拉力传感器受到的拉力，是F在A、B间所做的功.表格中的E3 ，W= .(成果保存三位有效数字)表1 数据登记表次数M/kg|v-v(/）2k/JF/NW/.50.700.194000202.5001.500.4130.00.030500200E.2W3410024001.002.401.1051002.8401
10、4202.801430(3)根据表在图4中作出E-W图线图答案(1)小车然后释放小车(2)0.00010 (3）如图所示1(对动能定理的理解)有一质量为m的木块,从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向点，如图5所示如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变，则如下论述对的的是( )图5A.木块所受的合外力为零B.因木块所受的力都不对其做功，因此合外力做的功为零C重力和摩擦力的合力做的功为零D重力和摩擦力的合力为零答案解析 木块做曲线运动，速度方向变化，加速度不为零,故合外力不为零,A错;速率不变，动能不变，由动能定理知，合外力做的功为零,而支持力始终不做功,重力做正功,因此重力做的功与摩擦力做的功的代数和
11、为零,但重力和摩擦力的合力不为零,C对，B、D错.(动能定理的简朴应用）一质量m=1 kg的物体以20 m/s的初速度被竖直向下抛出,当物体离抛出点高度h=5m处时的动能是多大?（取10 m/s2)答案 250解析mg=Ekmv得：Ek=gh+v=25 J.3.(探究恒力做功与物体动能变化的关系)质量为1g的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动的过程,打点计时器所接电源为6、50 的交流电源.如图所示，纸带上O点为重物自由下落时纸带打点的起点,选用的计数点A、D、F、G依次间隔一种点(图中未画出)，纸带上的数据表达各计数点与O点间的距离图6(1)求出B、C、D、E、F各点相应的速度并填
12、入下表.计数点BCDEF速度(ms-)(2)求出物体下落时从点到B、D、E、F各点过程中重力所做的功,并填入下表.计数点CDEF功/(3)合适选择坐标轴，在图7中作出重物重力做的功与重物速度的平方之间的关系图像.图中纵坐标表达 ,横坐标表达 ，由图可得重力所做的功与 成 关系.(g取9.8 m/2)图7答案见解析解析 (1)由题意知vB ms1.18ms,同理vC1.57 /s，vD1.9 m/s,vE2.35 m/s,vF2.4m/（2)重力做的功WB=mO=18761- .69 J，同理W1.23 J，WD192J,WE.76 ,F.7J.(3)G-v图像如图所示.图中纵坐标表达重力做的功
13、WG,横坐标表达物体速度的平方v;由图可得重力所做的功与物体速度的平方成正比关系.学时作业一、选择题(16题为单选题，70题为多选题）1.下列有关运动物体的合外力做功和动能、速度变化的关系，对的的是( )A.物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化.若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零.物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化D物体的动能不变,所受的合外力必然为零答案 C解析力是变化物体速度的因素，物体做变速运动时,合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功也许为零，动能也许不变，A、B错误.物体的合外力做功,它的动能一定变化，速度大小也一定变化,对的.物体的动能不变,所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，D错误.如图1所示，某人用力踢出质量为0.4k的足球,使球由静止以1 m/s的速度飞出,假定人踢球瞬间对球的平均作用力是200 N，球在水平方向运动了0 m停止，那么人对球所做的功为（ )图1A.2 J .50 JC.4 00 J D.800答案 A解析 由动能定理得,人对球做的功Wm2-0=2J,A对的.一质量为2的滑块,以4/s的速度在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起,在滑块上作用历来右的水平力,通过一段时间,滑块的速度方向变为向右，大小为 ms，在这段时间里水平力所做的功为()A.2 J .16 J
