高中物理第四章机械能和能源第三节探究外力做功与物体动能变化的关系.pptx

第三节探究外力做功与物体动能改变关系,第四章,机械能和能源,1/32,知识目标,关键素养,1.能用牛顿第二定律和运动学公式导出动能定理，了解动能定理物理意义.,2.能应用动能定理处理简单问题.,1.经过自主和合作探究掌握恒力作用下动能定理推导，培养科学研究兴趣.,2.体会应用动能定理处理问题优越性.,2/32,内容索引,自主预习,预习新知 扎实基础,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,3/32,自主预习,4/32,1.,推导：协力对物体所做功与动能改变关系,.,如图,1,所表示，质量为,m,物体，在一恒定拉力,F,作用下，以初速度,v,1,开始沿水平面运动，经位移,s后速度增加到,v,2,，已知物体与水平面摩擦力恒为,f,.,(1),外力做总功：,W,.,(2),由牛顿第二定律得：,F,f,.,(3),由运动学公式得：,s,.,由以上式子求得：,W,.,动能定理,图,1,(,F,f,),s,ma,5/32,2.,内容：协力对物体所做功等于,.,3.,表示式：,W,.,4.,适用范围：既适合用于恒力做功，也适合用于,.,既适合用于直线运动，也适合用于,.,物体动能改变,变力做功,曲线运动,E,k2,E,k1,6/32,答案,即学即用,1.,判断以下说法正误,.,(1),合外力为零，物体动能一定不会改变,.(,),(2),合外力不为零，物体动能一定会改变,.),(3),物体动能增加，则它合外力一定做正功,.(,),(4),合外力对物体做负功，物体动能可能不变,.(,),7/32,2.,在光滑水平面上，质量为,2 kg,物体以,2 m/s,速度向东运动，若对它施加一向西力,F,使它停下来，则该外力对物体做功是,_.,答案,4 J,解析,8/32,重点探究,9/32,一、动能定理了解,(2),W,表示这个过程中协力做功，它等于各力做功代数和,.,10/32,2.,物理意义：动能定理指出了合外力对物体所做总功与物体动能改变之间关系，即：,若合外力做正功，物体动能增加，若合外力做负功，物体动能减小，做了多少功，动能就改变多少,.,3.,实质：动能定理从能量改变角度反应了力改变运动状态时，在空间上累积效果,.,11/32,例,1,以下关于运动物体合外力做功和动能、速度改变关系，正确是,A.,物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定改变,B.,若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零,C.,物体合外力做功，它速度大小一定发生改变,D.,物体动能不变，所受合外力必定为零,答案,解析,12/32,解析,力是改变物体速度原因，物体做变速运动时，合外力一定不为零，但合外力不为零时，做功可能为零，动能可能不变，,A,、,B,错误,.,物体合外力做功，它动能一定改变，速度大小也一定改变，,C,正确,.,物体动能不变，所受合外力做功一定为零，但合外力不一定为零，,D,错误,.,13/32,1.,动能定理应用中研究对象普通为单个物体,.,2.,动能定理研究过程既能够是运动过程中某一阶段，也能够是运动全过程,.,3.,通常情况下，某问题若包括时间或过程细节，要用牛顿运动定律去处理；某问题若不考虑详细细节、状态或时间，如物体做曲线运动、受力为变力等情况，普通要用动能定理去处理,.,二、动能定理简单应用,14/32,4.,应用动能定了解题步骤：,(1),确定研究对象和研究过程,(,研究对象普通为单个物体或相对静止物体组成系统,).,(2),对研究对象进行受力分析,(,注意哪些力做功或不做功,).,(3),确定合外力对物体做功,(,注意功正负,).,(4),确定物体初、末动能,(,注意动能增量是末动能减初动能,).,(5),依据动能定理列式、求解,.,15/32,例,2,如图,2,所表示，物体在离斜面底端,5 m,处由静止开始下滑，然后滑上与斜面平滑连接水平面，若物体与斜面及水平面动摩擦因数均为,0.4,，斜面倾角为,37.,求物体能在水平面上滑行距离,.(sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),答案,答案,3.5 m,图,2,解析,16/32,解析,对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所表示,.,方法一分过程列方程：设物体滑到斜面底端时速度为,v,，物体下滑阶段,F,N1,mg,cos 37,，,故,f,1,F,N1,mg,cos 37.,17/32,设物体在水平面上滑行距离为,s,2,，,摩擦力,f,2,F,N2,mg,由以上各式可得,s,2,3.5 m.,方法二全过程列方程：,mgs,1,sin 37,mg,cos 37,s,1,mg,s,2,0,得：,s,2,3.5 m.,18/32,针对训练,如图,3,所表示，物体从高,h,斜面顶端,A,由静止滑下，到斜面底端后又沿水平面运动到,C,点而停顿,.,要使这个物体从,C,点沿原路返回到,A,，则在,C,点处物体应含有速度大小最少是,图,3,答案,解析,19/32,例,3,如图,4,所表示，,AB,段为粗糙水平面轨道，,BC,段是固定于竖直平面内光滑半圆形导轨，半径为,R,.,一质量为,m,滑块静止在,A,点，在水平恒力,F,作用下从,A,点向右运动，当运动至,B,点时，撤去恒力,F,，滑块沿半圆形轨道向上运动恰能经过最高点,C,.,已知滑块与水平轨道间滑动摩擦力,f,，水平恒力,F,.,求：,(1),滑块与水平轨道间动摩擦因数,；,答案,图,4,答案,0.25,解析,滑块在水平轨道上运动时，,解析,20/32,(2),滑块运动至,C,点速度大小,v,C,；,答案,解析,21/32,(3),水平轨道,AB,长度,L,.,答案,解析,答案,10,R,解析,滑块从,A,到,C,过程，利用动能定理得：,解得：,L,10,R,.,22/32,达标检测,23/321,2,3,1.,(,对动能定理了解,),有一质量为,m,木块，从半径为,r,圆弧曲面上,a,点滑向,b,点，如图,5,所表示,.,假如因为摩擦使木块运动速率保持不变，则以下叙述正确是,A.,木块所受合外力为零,B.,因木块所受力都不对其做功，所以合外力做功为零,C.,重力和摩擦力协力做功为零,D.,重力和摩擦力协力为零,答案,解析,4,图,5,24/32,解析,木块做曲线运动，速度方向改变，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，合外力做功为零，而支持力一直不做功，重力做正功，所以重力做功与摩擦力做功代数和为零，但重力和摩擦力协力不为零，,C,对，,B,D,错,.,1,2,3,4,25/32,2.,(,动能定理应用,),(,多项选择,),甲、乙两个质量相同物体，用相同力,F,分别拉着它们在水平面上从静止开始运动相同距离,s,.,如图,6,所表示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，则以下关于力,F,对甲、乙两物体做功和甲、乙两物体取得动能说法中正确是,A.,力,F,对甲物体做功多,B.,力,F,对甲、乙两个物体做功一样多,C.,甲物体取得动能比乙大,D.,甲、乙两个物体取得动能相同,答案,解析,1,2,3,4,图,6,26/32,解析,由,W,Fs,可知，两种情况下力,F,对甲、乙两个物体做功一样多，,A,错误，,B,正确；,依据动能定理，对甲有Fs,E,k1,，对乙有,Fs,fs,E,k2,，可知,E,k1,E,k2,，即甲物体取得动能比乙大，,C,正确，,D,错误,.,1,2,3,4,27/32,3.,(,动能定理应用,),一辆汽车以,v,1,6 m/s,速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行,s,1,3.6 m,，假如以,v,2,8 m/s,速度行驶，在一样路面上急刹车后滑行距离,s,2,应为,A.6.4 m B.5.6 m,C.7.2 m D.10.8 m,答案,1,2,3,4,解析,28/32,解析,急刹车后，车只受摩擦力作用，且两种情况下摩擦力大小是相同，汽车末速度皆为零，故：,1,2,3,4,29/32,4.,(,动能定理应用,),半径,R,1 m,圆弧轨道下端与一光滑水平轨道连接，水平轨道离地面高度,h,1 m,，如图,7,所表示，有一质量,m,1.0 kg,小滑块自圆轨道最高点,A,由静止开始滑下，经过水,平轨道末端,B,时速度为,4 m/s,，滑块最终落在,地面上，,g,取,10 m/s,2,，试求：,(1),不计空气阻力，滑块落在地面上时速度,大小；,答案,解析,1,2,3,4,图,7,答案,6 m/s,30/32,1,2,3,4,代入数据解得,v,6 m/s.,31/32,(2),滑块在轨道上滑行时克服摩擦力做功,.,答案,解析,1,2,3,4,答案,2 J,解析,设滑块在轨道上滑行时克服摩擦力做功为,W,f,，,解得,W,f,2 J.,32/32,