2018-2019學年高中物理 第四章 機械能和能源 第三節(jié) 探究外力做功與物體動能變化的關系課件 粵教版必修2.ppt

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第三節(jié)探究外力做功與物體動能變化的關系,第四章機械能和能源,內容索引,,自主預習預習新知夯實基礎,重點探究啟迪思維探究重點,達標檢測檢測評價達標過關,自主預習,1.推導：合力對物體所做功與動能變化的關系.如圖1所示，質量為m的物體，在一恒定拉力F作用下，以初速度v1開始沿水平面運動，經位移s后速度增加到v2，已知物體與水平面的摩擦力恒為f.(1)外力做的總功：W＝.(2)由牛頓第二定律得：F－f＝.(3)由運動學公式得：s＝.由以上式子求得：W＝.,動能定理,圖1,(F－f)s,ma,2.內容：合力對物體所做的功等于.3.表達式：W＝.4.適用范圍：既適用于恒力做功，也適用于.既適用于直線運動，也適用于.,物體動能的變化,變力做功,曲線運動,Ek2－Ek1,答案,即學即用1.判斷下列說法的正誤.(1)合外力為零，物體的動能一定不會變化.()(2)合外力不為零，物體的動能一定會變化.()(3)物體動能增加，則它的合外力一定做正功.()(4)合外力對物體做負功，物體的動能可能不變.(),√,,√,,2.在光滑水平面上，質量為2kg的物體以2m/s的速度向東運動，若對它施加一向西的力F使它停下來，則該外力對物體做的功是______.,答案,－4J,解析,重點探究,,一、動能定理的理解,(2)W表示這個過程中合力做的功，它等于各力做功的代數和.,2.物理意義：動能定理指出了合外力對物體所做的總功與物體動能變化之間的關系，即：若合外力做正功，物體的動能增加，若合外力做負功，物體的動能減小，做了多少功，動能就變化多少.3.實質：動能定理從能量變化的角度反映了力改變運動的狀態(tài)時，在空間上的累積效果.,例1下列關于運動物體的合外力做功和動能、速度變化的關系，正確的是A.物體做變速運動，合外力一定不為零，動能一定變化B.若合外力對物體做功為零，則合外力一定為零C.物體的合外力做功，它的速度大小一定發(fā)生變化D.物體的動能不變，所受的合外力必定為零,答案,解析,√,解析力是改變物體速度的原因，物體做變速運動時，合外力一定不為零，但合外力不為零時，做功可能為零，動能可能不變，A、B錯誤.物體的合外力做功，它的動能一定變化，速度大小也一定變化，C正確.物體的動能不變，所受合外力做功一定為零，但合外力不一定為零，D錯誤.,1.動能定理應用中的研究對象一般為單個物體.2.動能定理的研究過程既可以是運動過程中的某一階段，也可以是運動全過程.3.通常情況下，某問題若涉及時間或過程的細節(jié)，要用牛頓運動定律去解決；某問題若不考慮具體細節(jié)、狀態(tài)或時間，如物體做曲線運動、受力為變力等情況，一般要用動能定理去解決.,,二、動能定理的簡單應用,4.應用動能定理解題的步驟：(1)確定研究對象和研究過程(研究對象一般為單個物體或相對靜止的物體組成的系統(tǒng)).(2)對研究對象進行受力分析(注意哪些力做功或不做功).(3)確定合外力對物體做的功(注意功的正負).(4)確定物體的初、末動能(注意動能增量是末動能減初動能).(5)根據動能定理列式、求解.,例2如圖2所示，物體在離斜面底端5m處由靜止開始下滑，然后滑上與斜面平滑連接的水平面，若物體與斜面及水平面的動摩擦因數均為0.4，斜面傾角為37.求物體能在水平面上滑行的距離.(sin37＝0.6，cos37＝0.8),答案,答案3.5m,圖2,解析,解析對物體在斜面上和水平面上受力分析如圖所示.,方法一分過程列方程：設物體滑到斜面底端時的速度為v，物體下滑階段FN1＝mgcos37，故f1＝μFN1＝μmgcos37.,設物體在水平面上滑行的距離為s2，摩擦力f2＝μFN2＝μmg,由以上各式可得s2＝3.5m.方法二全過程列方程：mgs1sin37－μmgcos37s1－μmgs2＝0得：s2＝3.5m.,針對訓練如圖3所示，物體從高h的斜面頂端A由靜止滑下，到斜面底端后又沿水平面運動到C點而停止.要使這個物體從C點沿原路返回到A，則在C點處物體應具有的速度大小至少是,圖3,答案,解析,√,例3如圖4所示，AB段為粗糙水平面軌道，BC段是固定于豎直平面內的光滑半圓形導軌，半徑為R.一質量為m的滑塊靜止在A點，在水平恒力F作用下從A點向右運動，當運動至B點時，撤去恒力F，滑塊沿半圓形軌道向上運動恰能通過最高點C.已知滑塊與水平軌道間的滑動摩擦力f＝，水平恒力F＝.求：(1)滑塊與水平軌道間的動摩擦因數μ；,答案,圖4,答案0.25,解析滑塊在水平軌道上運動時，,解析,(2)滑塊運動至C點的速度大小vC；,答案,解析,(3)水平軌道AB的長度L.,答案,解析,答案10R,解析滑塊從A到C的過程，運用動能定理得：,解得：L＝10R.,達標檢測,1,2,3,1.(對動能定理的理解)有一質量為m的木塊，從半徑為r的圓弧曲面上的a點滑向b點，如圖5所示.如果由于摩擦使木塊的運動速率保持不變，則以下敘述正確的是A.木塊所受的合外力為零B.因木塊所受的力都不對其做功，所以合外力做的功為零C.重力和摩擦力的合力做的功為零D.重力和摩擦力的合力為零,答案,解析,4,√,圖5,解析木塊做曲線運動，速度方向變化，加速度不為零，故合外力不為零，A錯；速率不變，動能不變，由動能定理知，合外力做的功為零，而支持力始終不做功，重力做正功，所以重力做的功與摩擦力做的功的代數和為零，但重力和摩擦力的合力不為零，C對，B、D錯.,1,2,3,4,2.(動能定理的應用)(多選)甲、乙兩個質量相同的物體，用相同的力F分別拉著它們在水平面上從靜止開始運動相同的距離s.如圖6所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，則下列關于力F對甲、乙兩物體做的功和甲、乙兩物體獲得的動能的說法中正確的是A.力F對甲物體做功多B.力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多C.甲物體獲得的動能比乙大D.甲、乙兩個物體獲得的動能相同,答案,解析,1,2,3,4,√,圖6,√,解析由W＝Fs可知，兩種情況下力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多，A錯誤，B正確；根據動能定理，對甲有Fs＝Ek1，對乙有Fs－fs＝Ek2，可知Ek1＞Ek2，即甲物體獲得的動能比乙大，C正確，D錯誤.,1,2,3,4,3.(動能定理的應用)一輛汽車以v1＝6m/s的速度沿水平路面行駛時，急剎車后能滑行s1＝3.6m，如果以v2＝8m/s的速度行駛，在同樣的路面上急剎車后滑行的距離s2應為A.6.4mB.5.6mC.7.2mD.10.8m,√,答案,1,2,3,4,解析,解析急剎車后，車只受摩擦力的作用，且兩種情況下摩擦力的大小是相同的，汽車的末速度皆為零，故：,1,2,3,4,4.(動能定理的應用)半徑R＝1m的圓弧軌道下端與一光滑水平軌道連接，水平軌道離地面高度h＝1m，如圖7所示，有一質量m＝1.0kg的小滑塊自圓軌道最高點A由靜止開始滑下，經過水平軌道末端B時速度為4m/s，滑塊最終落在地面上，g取10m/s2，試求：(1)不計空氣阻力，滑塊落在地面上時速度的大?。?答案,解析,1,2,3,4,圖7,答案6m/s,1,2,3,4,代入數據解得v＝6m/s.,(2)滑塊在軌道上滑行時克服摩擦力做的功.,答案,解析,1,2,3,4,答案2J,解析設滑塊在軌道上滑行時克服摩擦力做的功為Wf，,解得Wf＝2J.,