粤教版高中物理必修2《探究外力做功与物体动能变化的关系》ppt课件1
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高中物理必修二课件-4.3探究外力做功与物体动能变化的关系9-粤教版
ห้องสมุดไป่ตู้
归纳：应用动能定理分析多过程问题
【交流】应用动能定理分析多过程问题的思路、方法
1．应用动能定理解决多过程问题时，要根据问题选取合适 的过程（阶段），可以分过程（阶段），也可以全过程一 起研究．虽然我们列式时忽略了中间复杂过程，但不能忽
略对每个过程的分析． 2．在运动过程中，物体受到的某个力可能是变化的或分阶
＝1×10×5 J－12×1×62 J＝32 J，C 正确．
【活动2】求解多过程问题（总结：多过程问题的求解思路和方法）
【例2】如图所示，物体在离斜面底端5 m处由静止开始下滑， 然后滑上由小圆弧与斜面连接的水平面，若物体与斜面及水平 面的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°.求物体能在水平面上
滑行的距离．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0答.8案) 3.5 m
要求：1.必要的文字说明，方程，求得结果； 2.总结应用动能定理解决多过程问题的基本思路和方法
解：对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示．
方法一 分过程列方程：设物体滑到斜面底端时的速度为 v， 物体下滑阶段 N1＝mgcos 37°，
量为 1 kg.则下滑过程中物体克服阻力所做功为(g取10 m/s2)
A．50 J
B．答案18 CJ
C．32 J
D．0 J
要求：1.分析过程包含基本方程，并求得结果； 2.总结应用动能定理解决问题的基本思路和方法
过程：分析运动过程
图2
受力：对象受力情况
做功：各力做功情况
列式：要说明对象和对应过程
解析 由动能定理得 mgh－Wf＝12mv2，故 Wf＝mgh－12mv2
因为不涉及变力作用的过程分析，应用非常方便．
2．利用动能定理求变力的功是最常用的方法，当物体受到一个变
归纳：应用动能定理分析多过程问题
【交流】应用动能定理分析多过程问题的思路、方法
1．应用动能定理解决多过程问题时，要根据问题选取合适 的过程（阶段），可以分过程（阶段），也可以全过程一 起研究．虽然我们列式时忽略了中间复杂过程，但不能忽
略对每个过程的分析． 2．在运动过程中，物体受到的某个力可能是变化的或分阶
＝1×10×5 J－12×1×62 J＝32 J，C 正确．
【活动2】求解多过程问题（总结：多过程问题的求解思路和方法）
【例2】如图所示，物体在离斜面底端5 m处由静止开始下滑， 然后滑上由小圆弧与斜面连接的水平面，若物体与斜面及水平 面的动摩擦因数均为0.4，斜面倾角为37°.求物体能在水平面上
滑行的距离．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0答.8案) 3.5 m
要求：1.必要的文字说明，方程，求得结果； 2.总结应用动能定理解决多过程问题的基本思路和方法
解：对物体在斜面上和水平面上受力分析如图所示．
方法一 分过程列方程：设物体滑到斜面底端时的速度为 v， 物体下滑阶段 N1＝mgcos 37°，
量为 1 kg.则下滑过程中物体克服阻力所做功为(g取10 m/s2)
A．50 J
B．答案18 CJ
C．32 J
D．0 J
要求：1.分析过程包含基本方程，并求得结果； 2.总结应用动能定理解决问题的基本思路和方法
过程：分析运动过程
图2
受力：对象受力情况
做功：各力做功情况
列式：要说明对象和对应过程
解析 由动能定理得 mgh－Wf＝12mv2，故 Wf＝mgh－12mv2
因为不涉及变力作用的过程分析，应用非常方便．
2．利用动能定理求变力的功是最常用的方法，当物体受到一个变
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课件粤教版必修2
2.重物下落过程，阻力做负功．由动能定理可得 WG－W 阻＝Δ Ek，故由实验数据计算的结果应该是 WG＞ΔEk.
在探究外力做功与物体动能变化的实验中，已知打点计时器 所用电源的频率为 50 Hz，查得当地的重力加速度 g＝9.80 m/s2， 测得所用重物的质量为 1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带， 如图所示，把第一个点记作 O，另选连续的四个点 A、B、C、D 作为测量的点，经测量知道 A、B、C、D 各点到 O 点的距离分别 是 62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根据以上数据，可知 重物由 O 点运动到 C 点，重力做的功为____________J，动能的 增加量等于________J(取两位有效数字)．结论是：在误差允许的 范围内，______________
如图所示，将质量 m＝2 kg 的一块石头从离地面 H＝2 m 高处由静止开始释放，落入泥潭并陷入泥中 h＝5 cm 深处，不 计空气阻力．求泥对石头的平均阻力．(g 取 10 m/s2)
[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点： (1)明确小球的运动分为两个阶段． (2)小球在两个阶段的受力情况不同．
高中物理第四章机械能和能源第三节探
31
究外力做功与物体动能变化的关系课件
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
④重复几次，挑选出点迹清晰的纸带．在挑选出的纸带上，记 下打第一个点的位置 O，并在纸带上任意选出几个点，并标上 1、2、3、…量出各点到 O 点的距离 h1、h2、h3、… ⑤利用公式 vn＝hn＋12－Thn－1及 Ek＝12mv2、W＝mgh 计算出各点 对应的动能及重力对物体所做的功 W. ⑥比较重力做功 W 与对应过程的动能变化ΔEk 是否相等．
在探究外力做功与物体动能变化的实验中，已知打点计时器 所用电源的频率为 50 Hz，查得当地的重力加速度 g＝9.80 m/s2， 测得所用重物的质量为 1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带， 如图所示，把第一个点记作 O，另选连续的四个点 A、B、C、D 作为测量的点，经测量知道 A、B、C、D 各点到 O 点的距离分别 是 62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根据以上数据，可知 重物由 O 点运动到 C 点，重力做的功为____________J，动能的 增加量等于________J(取两位有效数字)．结论是：在误差允许的 范围内，______________
如图所示，将质量 m＝2 kg 的一块石头从离地面 H＝2 m 高处由静止开始释放，落入泥潭并陷入泥中 h＝5 cm 深处，不 计空气阻力．求泥对石头的平均阻力．(g 取 10 m/s2)
[思路点拨] 解答本题时应把握以下两点： (1)明确小球的运动分为两个阶段． (2)小球在两个阶段的受力情况不同．
高中物理第四章机械能和能源第三节探
31
究外力做功与物体动能变化的关系课件
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
④重复几次，挑选出点迹清晰的纸带．在挑选出的纸带上，记 下打第一个点的位置 O，并在纸带上任意选出几个点，并标上 1、2、3、…量出各点到 O 点的距离 h1、h2、h3、… ⑤利用公式 vn＝hn＋12－Thn－1及 Ek＝12mv2、W＝mgh 计算出各点 对应的动能及重力对物体所做的功 W. ⑥比较重力做功 W 与对应过程的动能变化ΔEk 是否相等．
高中物理必修二课件-4.3探究外力做功与物体动能变化的关系2-粤教版
3.知识方法升华（动能定理在电场中的应用）
动能定理在力学和电场中应用时的“3 同 1 异”
[拓展题] 如图所示,水平绝缘粗糙轨道AB与处于竖直平面内的半 圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道半径R＝0.4m
在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道 所在的平面平行，电场强度E＝1.0×104N／C，现有一电 荷量q＝＋1.0×10－4C,质量m＝0.1kg的带电体（可视为质 点），在水平轨道上的P点由静止释放，带电体恰好能通 过半圆形轨道的最高点C，然后落至水平轨道上的D点． 取g＝10m／s2．试求：
解：（分段考虑）状态1到状态2，由动能定理得
FS1 ①fS1 1 mv2 0 2
状态2到状态3，由动能定理得
-f(S-S1)
② 0 1 mv2 2
联立①②得 S FS1
f
或：全过程，由动能定理得
得 S FS1
f
FS1 fS 0
利用动能定理求解多过程问题的基本思路
变式1. [直线与圆周运动组合的多过程问题]
mv 2
C.
D.
3L
mvห้องสมุดไป่ตู้2
答案：B 4L
[规律总结] 应用动能定理解题的基本步骤: (1)确定研究对象及其运动过程； (2)分析受力情况和各力的做功情况,求出总功；
(3)明确物体初末状态的动能； (4)由动能定理列方程求解．
变式1. (多选)人通过滑轮将质量为m的物体， 沿光滑的斜面从静止开始匀加速地由底端拉 到斜面顶端，物体上升的高度为h，到达斜面 顶端时的速度为v，如图所示,则在此过程中(
答案：C
考向三.应用动能定理解决多过程问题
例3. [直线与直线运动组合的多过程问题]
高中物理必修二课件-4.3探究外力做功与物体动能变化的关系3-粤教版
筋时读数还长，你如何处理这个数据？ 舍弃该数据，重做
2、无论用多少条橡皮筋，每次橡皮筋的初始形变量 都必须相同，操作时应该注意什么？
每次都将小车拉至导 轨始端的黑色挡板处 ，由静止释放，橡皮 筋不要碰到挡光片。
课堂练习：
1、本节探究的目的是（ ）D
A、探究力与物体运动速度的关系 B、探究力与物体运动加速度的关系 C、探究力对物体做功与物体加速度变化的
筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的方法是（ C）
A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、 3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对物体做的功就
是W、2W、3W ……
B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次 力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W ……
v/(m/s) W 0.00 0.00 1.15 1.00 1.57 2.00 1.92 3.00 2.22 4.00 2.61 5.00
功功
66..000 55..000 44..000 33..000 22..000 11..000 00..000 -1.000..000
功与速度的关系图线
系系列列11 11..0000 2.00 3.00
思考：
1、你会预估你做实验所得的数据是否合理吗？ 如果用4条橡皮筋实验时光电门的读数比用3条橡皮
筋时读数还长，你如何处理这个数据？
2、无论用多少条橡皮筋，每次橡皮筋的初始形变量 都必须相同，操作时应该注意什么？
实验方法：
2、光电门读数
1、参看操作视频
3、将读数填入Excel表格， 会自动计算出小车速度， 作W-v和W-v2等关系图
挡光时间t
小车获得速度v
2、无论用多少条橡皮筋，每次橡皮筋的初始形变量 都必须相同，操作时应该注意什么？
每次都将小车拉至导 轨始端的黑色挡板处 ，由静止释放，橡皮 筋不要碰到挡光片。
课堂练习：
1、本节探究的目的是（ ）D
A、探究力与物体运动速度的关系 B、探究力与物体运动加速度的关系 C、探究力对物体做功与物体加速度变化的
筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的方法是（ C）
A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、 3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对物体做的功就
是W、2W、3W ……
B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次 力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W ……
v/(m/s) W 0.00 0.00 1.15 1.00 1.57 2.00 1.92 3.00 2.22 4.00 2.61 5.00
功功
66..000 55..000 44..000 33..000 22..000 11..000 00..000 -1.000..000
功与速度的关系图线
系系列列11 11..0000 2.00 3.00
思考：
1、你会预估你做实验所得的数据是否合理吗？ 如果用4条橡皮筋实验时光电门的读数比用3条橡皮
筋时读数还长，你如何处理这个数据？
2、无论用多少条橡皮筋，每次橡皮筋的初始形变量 都必须相同，操作时应该注意什么？
实验方法：
2、光电门读数
1、参看操作视频
3、将读数填入Excel表格， 会自动计算出小车速度， 作W-v和W-v2等关系图
挡光时间t
小车获得速度v
新粤教版高中物理必修2课件：4-3探究外力做功与物体动能变化的关系2.ppt
第三节 探究外力做功与物体动能变化的关系
【应用动能定理解题的一般步骤】 1.确定研究对象，明确它的运动过程； 2.分析物体在运动过程中的受力情况，明确各个 力是否做功，是正功还是负功； 3.明确起始（初）状态和终了（末）状态的动能 （可分段、亦可对整个运动过程）
4.根据动能定理布列方程：W Ek Ek2 Ek1
对整个过程应用动能定理有：
mg(H h) fh 0
f mg(H h) 1050N h
第三节 探究外力做功与物体动能变化的关系
【例题】从高为h处水平抛出一个质量为m的小球，落地点 与抛出点水平距离为s，求抛球时人对小球做的功。
【答案 】
ms2 g W
4h
学科网
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/12/192020/12/19Saturday, December 19, 2020
细节，对于求解变力、曲线运动中的功以及复杂过程中的 功能转化，动能定理都提供了方便。 4.动能定理建立了过程量与状态量之间的关系，为物理问题 的研究提供了方法。
第三节 探究外力做功与物体动能变化的关系
【理论分析与论证】 质量为m的物体，在一恒定拉力F的作用下，以速度v1
开始沿水平面运动，经位移s后速度增加到v2，已知物体与 水平面之间的摩擦力恒为f，试导出外力做功与物体动能变 化的关系。
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2020/12/192020/12/192020/12/1912/19/2020 2:08:09 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2020/12/192020/12/192020/12/19Dec-2019-Dec-20 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2020/12/192020/12/192020/12/19Saturday, December 19, 2020 • 13、志不立，天下无可成之事。2020/12/192020/12/192020/12/192020/12/1912/19ery much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
高中物理第4章机械能和能源第3节探究外力做功与物体动能变化的关系课件粤教版必修2
第二十二页，共38页。
(2)内容 合力对物体做的功等于物体动能的变化． (3)表达式 W＝Ek2－Ek1. 其中：①Ek1＝12mv21表示物体的初动能； ②Ek2＝12mv22表示物体的末动能； ③W 表示物体所受合力做的功，或者物体所受所有外力对物体做功的 代数和．
第二十三页，共38页。
(4)适用范围 ①动能定理既适用于求恒力做功，也适用于求变力做功． ②动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
第九页，共38页。
三、误差分析
产生原因
减小方法
偶然误差 用刻度尺测量长度
舍去前面密集的点，测后面的点到第 一个点的距离
重力下落过程中受阻力 多次测量取平均值，尽可能减小纸带
系统误差
作用
受到摩擦阻力和空气阻力的影响
第十页，共38页。
四、注意事项 (1)应选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响． (2)打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔的中线要严格竖 直，以减小纸带所受的摩擦力． (3)释放前将纸带拉至竖直且保证不与限位孔接触以减小纸带与限位孔间的 摩擦． (4)实验时必须是先接通电源，打点计时器正常工作后再放开纸带让重物下 落．
优点是：_____________________________________________________； 缺点是：_____________________________________________________.
图 4-3-4
第十八页，共38页。
【解析】 (1)有效的措施是 B、D、E. (2)WAB＝F·xAB. 由 vA＝2xTA，xB＝2xTB. EkB－EkA＝12m(2xTB )2－12m(2xTA )2＝12mxB24－T2x2A 优点：A、B 两点的距离较远，测量时的相对误差较小 缺点：只进行了一次测量验证，说服力不强． 【答案】 见解析
(2)内容 合力对物体做的功等于物体动能的变化． (3)表达式 W＝Ek2－Ek1. 其中：①Ek1＝12mv21表示物体的初动能； ②Ek2＝12mv22表示物体的末动能； ③W 表示物体所受合力做的功，或者物体所受所有外力对物体做功的 代数和．
第二十三页，共38页。
(4)适用范围 ①动能定理既适用于求恒力做功，也适用于求变力做功． ②动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
第九页，共38页。
三、误差分析
产生原因
减小方法
偶然误差 用刻度尺测量长度
舍去前面密集的点，测后面的点到第 一个点的距离
重力下落过程中受阻力 多次测量取平均值，尽可能减小纸带
系统误差
作用
受到摩擦阻力和空气阻力的影响
第十页，共38页。
四、注意事项 (1)应选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响． (2)打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔的中线要严格竖 直，以减小纸带所受的摩擦力． (3)释放前将纸带拉至竖直且保证不与限位孔接触以减小纸带与限位孔间的 摩擦． (4)实验时必须是先接通电源，打点计时器正常工作后再放开纸带让重物下 落．
优点是：_____________________________________________________； 缺点是：_____________________________________________________.
图 4-3-4
第十八页，共38页。
【解析】 (1)有效的措施是 B、D、E. (2)WAB＝F·xAB. 由 vA＝2xTA，xB＝2xTB. EkB－EkA＝12m(2xTB )2－12m(2xTA )2＝12mxB24－T2x2A 优点：A、B 两点的距离较远，测量时的相对误差较小 缺点：只进行了一次测量验证，说服力不强． 【答案】 见解析
高中物理 4.3探究外力做功与物体动能变化的关系 粤教版必修2
31.12.2020
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•4．动能定理的计算式为标量式，v为相对同一参考 系的速度，一般以地面为参考系． •5．外力对物体所做的功是指物体所受的一切外力 对它做的总功． •特别提醒：(1)动能定理只强调初末状态动能的变 化，在一段过程中初末位置的动能变化量为零，并 不意味着在此过程中的各个时刻动能不变化． •(2)物体所受合力不为零时，其动能不一定变化， 比如合力方向始终与速度垂直时，动能就不会变 化．
变化．
• 6．实验误差及注意事项
• (1)误差产生原因分析及减小方法
• 重物和纸带在下落过程中受到打点计时器和空气
的阻力，比较W与ΔEk关系时，W只计算重力做 功，未考虑阻力做功，给实验带来误差．
• 竖直固定打点计时器，适当增加重物的质量来减
31.12.2小020 相对误差．
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• (2)注意事项 • ①打点计时器要竖直架稳，使两限位孔在同一竖
31.12.2020
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•动能变化为ΔEk＝____12_m_v_2B_－__12_m__v_A2 .___ •验证WG与ΔEk的关系． •3．实验器材：铁架台(带铁夹)、 •电__火__花__打__点__计__时__器____、__刻__度__尺__、重物、纸带、电 源等． •4．实验步骤 •(1)按图4－3－1把打点计时器安装在铁架台上，用 导线把打点计时器与电源连接好．
31.12.2020
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课前自主学案
一、实验与探究
1．实验目的：探究外力做功与物体动能变化
的关系．
2．实验方法：让物体自由下落，下落过程经
过A、B两点，测出A、B两点的高度差hAB和A、
B 两 点 的 速 度 vA 、 vB ， 则 重 力 做 的 功 为 WG ＝ _______m_g. hAB
高中物理4.3探究外力做功与物体动能变化的关系同课异构课件2粤教版必修2
第六页，共28页。
实验 (shíyàn)筹 划1、实验需要(xūyào)测量哪些物理量？
2、有哪几个物理量会很难测量 (cèliáng)？ 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？
第七页，共28页。
实验(shíyàn)原理和 数据
Ff
1
2
3
s1 s
第二十页，共28页。
方法一：分段法
解：根据动能定理，物体从状态(zhuàngtài)1至状态 (zhuàngtài)2过程，
有 （F－f）s1=mv2/2 －0
①
物体从状态(zhuàngtài)2至状态(zhuàngtài)3过程，
有 －f(s －s1）= 0 － mv2/2 ②
过程
下落距离
h(cm)
Ⅰ(OA)
1.75
Ⅱ(0B)
3.11
重力做功 W(J)
0.172m
末速度v(ms1)
动能
(dòngnéng) 增量ΔEk(J)
0.585
0.171m
0.305m
0.780
0.304m
Ⅲ(O C)
4.87
实验(shíyàn)结在论误：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。
粤教版必修(bìxiū)2
第四章 机械能和能源 探究外力做功与物体动能(dòngnéng)变化
第一页，共28页。
知识(zhī shi) 回顾： 1、如何(rúhé)理解功能关系？
2、怎样理解“功是能量(néngliàng)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？
实验 (shíyàn)筹 划1、实验需要(xūyào)测量哪些物理量？
2、有哪几个物理量会很难测量 (cèliáng)？ 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？
第七页，共28页。
实验(shíyàn)原理和 数据
Ff
1
2
3
s1 s
第二十页，共28页。
方法一：分段法
解：根据动能定理，物体从状态(zhuàngtài)1至状态 (zhuàngtài)2过程，
有 （F－f）s1=mv2/2 －0
①
物体从状态(zhuàngtài)2至状态(zhuàngtài)3过程，
有 －f(s －s1）= 0 － mv2/2 ②
过程
下落距离
h(cm)
Ⅰ(OA)
1.75
Ⅱ(0B)
3.11
重力做功 W(J)
0.172m
末速度v(ms1)
动能
(dòngnéng) 增量ΔEk(J)
0.585
0.171m
0.305m
0.780
0.304m
Ⅲ(O C)
4.87
实验(shíyàn)结在论误：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。
粤教版必修(bìxiū)2
第四章 机械能和能源 探究外力做功与物体动能(dòngnéng)变化
第一页，共28页。
知识(zhī shi) 回顾： 1、如何(rúhé)理解功能关系？
2、怎样理解“功是能量(néngliàng)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？