高中物理第3章动能的变化与机械功本章整合沪科版必修2

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高中物理第3章动能的变化与机械功 3.1 探究动能变化跟做功的关系教师用书沪科版必修2

3．1 探究动能变化跟做功的关系学习目标知识脉络1.理解动能的概念，掌握动能表达式并会应用．2．掌握动能定理表达式及适用条件，会运用动能定理解决相关的简单题目．(重点、难点)3．体验物理实验探究的过程与方法.动能与动能定理[先填空] 1．动能(1)定义：物理学中把12mv 2叫做物体的动能．(2)表达式：E k ＝12mv 2.(3)单位：国际单位制中为焦耳，符号J.(4)动能是标量，只有大小，没有方向，动能没有负值，与物体的速度方向无关． 2．物理量特点(1)具有瞬时性，是状态量．(2)具有相对性，选取不同的参考系，同一物体的动能一般不同，通常是指物体相对于地面的动能．(3)是标量，没有方向，E k ＞0. [再判断]1．动能是物体由于运动而具有的能．(√) 2．动能是矢量，其方向与速度方向相同．(×) 3．物体的速度发生变化，其动能就一定发生变化．(×) [后思考]如图311所示，耀眼的流星飞快的撞向地面，影响流星动能大小的因素有哪些？图311【提示】流星的质量及速度大小．[合作探讨]歼15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机，如图312所示：图312探讨1：歼15战机起飞时，合力做什么功？速度怎么变化？动能怎么变化？【提示】歼15战机起飞时，合力做正功，速度、动能都不断增大．探讨2：歼15战机着舰时，动能怎么变化？合力做什么功？增加阻拦索的原因是什么？【提示】歼15战机着舰时，动能减小．合力做负功．增加阻拦索是为了加大对飞机的阻力．[核心点击] 1．动能的特征(1)是状态量：与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应．(2)具有相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系．(3)是标量：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值． 2．动能的变化(1)ΔE k ＝12mv 22－12mv 21为物体动能的变化量，也称作物体动能的增量，表示物体动能变化的大小．(2)动能变化的原因：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做了多少功来度量．1．在水平路面上，有一辆以36 km/h 行驶的客车，在车厢后座有一位乘客甲，把一个质量为4 kg 的行李以相对客车5 m/s 的速度抛给前方座位的另一位乘客乙，则行李的动能是( )A ．500 JB ．200 JC ．450 JD ．900 J【解析】行李相对地面的速度v ＝v 车＋v 相对＝15 m/s ，所以行李的动能E k ＝12mv 2＝450J ，选项C 正确．【答案】 C2．质量为2 kg 的物体A 以5 m/s 的速度向北运动，另一个质量为0.5 kg 的物体B 以10 m/s 的速度向西运动，则下列说法正确的是( )A ．E k A ＝E kB B ．E k A >E k BC ．E k A <E k BD ．因运动方向不同，无法比较动能【解析】根据E k ＝12mv 2知，E k A ＝25 J ，E k B ＝25 J ，而且动能是标量，所以E k A ＝E k B ，A项正确．【答案】 A3．两个物体质量比为1∶4，速度大小之比为4∶1，则这两个物体的动能之比( ) A ．1∶1 B ．1∶4 C ．4∶1D ．2∶1【解析】由动能表达式E k ＝12mv 2得E k1E k2＝m 1m 2·⎝ ⎛⎭⎪⎫v 1v 22＝14×⎝ ⎛⎭⎪⎫412＝4∶1，C 对．【答案】 C动能与速度的三种关系(1)数值关系：E k ＝12mv 2，速度v 越大，动能E k 越大．(2)瞬时关系：动能和速度均为状态量，二者具有瞬时对应关系．(3)变化关系：动能是标量，速度是矢量．当动能发生变化时，物体的速度(大小)一定发生了变化，当速度发生变化时，可能仅是速度方向的变化，物体的动能可能不变．动能定理[先填空] 1．动能定理 (1)推导过程图313质量为m 的汽车，在不变的牵引力F 作用下，发生一段位移s ，速度由v 1增大到v 2，如图313.(2)内容外力对物体所做的功等于物体动能的增量． (3)表达式 ①W ＝E k2－E k1. ②W ＝12mv 22－12mv 21.2．恒力做功与物体动能变化的关系 (1)设计实验(如图314)图314所使用的器材有：气垫导轨、滑块、光电门、计时器、通气源、刻度尺、细绳、钩码等． (2)研究计划①直接验证：逐一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W ＝12mv 2，由实验数据作出W 与v 2及W 与m 的关系图像．[再判断]1．做实验时要平衡摩擦力，且改变滑块质量就要重新平衡摩擦力．(×)2．合外力做功不等于零，物体的动能一定变化．(√) 3．物体的速度变化，合外力做的功一定不等于零．(×) [后思考]如图315是“探究a 与F 、m 之间的定量关系”实验中的装置．观察装置图，思考以下问题：图315(1)实验中，研究对象(小车)的瞬时速度如何求解？若已知小车的质量，怎样求某一瞬间小车的动能？(2)怎样通过该装置探究“合外力做功与动能变化的关系”？【提示】 (1)应用纸带上的点迹可以确定小车的瞬时速度，再根据E k ＝12mv 2确定小车的动能．(2)可以应用直接对比或图像法探究分析力做功与动能变化的关系．[合作探讨]如图316所示，物体(可视为质点)从长为L 、倾角为θ的光滑斜面顶端由静止滑下．图316探讨1：物体受几个力作用？各做什么功？怎么求合力的功？【提示】物体受重力、支持力两个力作用．重力做正功，支持力不做功．合力做的功W 合＝mgL sin θ.探讨2：如何求物体到达斜面底端时的速度？能用多种方法求解物体到达斜面底端时的速度吗？哪种方法简单？【提示】可以用牛顿定律结合运动学公式求解，也可以用动能定理求解．用动能定理更简捷．[核心点击] 1．动能定理的理解(1)等值关系：某物体的动能变化量总等于合力对它做的功．(2)因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力做功的过程实际上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做了多少功来度量．2．动能定理与牛顿运动定律的比较牛顿运动定律动能定理相同点确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析适用条件只能研究在恒力作用下物体做直线运动对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线或曲线运动均适用应用方法要考虑运动过程的每一个细节，结合运动学公式解题只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能运算方法矢量运算代数运算简单不易出错．4．(2016·泉州高一检测)一个物体的速度从0增大到v，外力对物体做功为W1；速度再从v增大到2v，外力做功为W2，则W1和W2的关系正确的是( )A．W1＝W2B．W1＝2W2C．W2＝3W1D．W2＝4W1【解析】根据动能定理可知，W1＝12mv2，W2＝12m(2v)2－12mv2＝32mv2，因此，W2＝3W1，选项C正确．【答案】 C5．如图317所示，质量为m的物体从高为h、倾角为θ的光滑斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，最后停在水平面上，已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，求：【导学号：02690031】(1)物体滑至斜面底端时的速度；(2)物体在水平面上滑行的距离．(不计斜面与平面交接处的动能损失)图317【解析】 (1)物体下滑过程中只有重力做功，且重力做功与路径无关，由动能定理：mgh ＝12mv 2，可求得物体滑至斜面底端时速度大小为v ＝2gh .(2)设物体在水平面上滑行的距离为x 由动能定理：－μmgx ＝0－12mv 2解得：x ＝v 22μg ＝hμ.【答案】 (1)2gh (2)h μ应用动能定理时注意的四个问题(1)动能定理中各量是针对同一惯性参考系而言的(一般选取地面为参考系)． (2)若物体运动的过程包含几个不同的阶段，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以将全过程作为一个整体来处理．(3)在求总功时，若各力不同时对物体做功，W 应为各阶段各力做功的代数和．在利用动能定理列方程时，还应注意各力做功的正、负或合力做功的正、负．(4)对于受力情况复杂的问题要避免把某个力的功当做合力的功，对于多过程问题要防止“漏功”或“添功”．。

高中物理第3章动能的变化与机械功章末分层突破教师用书沪科版必修2

第3章动能的变化与机械功[自我校对]①12mv 2 ②E k2 ③E k1 ④动能 ⑤比值 ⑥快慢 ⑦Fv作用力与反作用力做功的特点作用力和反作用力有等大、反向的关系，但是它们分别作用在两个不同的物体上，两个力的作用点所产生的位移的大小并不一定相同，因此两个力所做的功并不一定相同，功的正负也不确定．会出现多种情况且作用力和反作用力做功的代数和可以为零，也可以为正，也可以为负．现总结如下：M静止，m沿粗糙斜面下滑，摩擦力m无初速放在匀速转动的皮带左端，m、M向相反的方向运动，此过程中，M固定，m静止在M上，摩擦力对m、光滑绝缘水平面上两个带同种电荷光滑绝缘平面上，两个带同种电荷中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为s，木块对子弹的摩擦力大小为f，求：图31(1)木块对子弹的摩擦力做的功；(2)子弹对木块的摩擦力做的功．【解析】(1)木块对子弹的摩擦力f与子弹位移的方向相反，是阻力，位移大小s1＝s ＋d.所以木块对子弹的摩擦力做功为：W1＝fs1cos θ＝f(s＋d)cos 180°＝－f(s＋d)．(2)由牛顿第三定律，子弹对木块的摩擦力大小也等于f，其方向与木块的位移方向相同，位移大小s2＝s，则子弹对木块的摩擦力所做的功为：W2＝fs cos 0°＝fs.【答案】(1)－f(s＋d) (2)fs动能定理与图像结合的问题不同的图像，图像的纵坐标、横坐标所对应的物理量不同，图像的斜率、截距、图线的交点、图线下的面积所表示的物理意义也不相同，动能定理与图像相结合的问题中，要注意从图像中分析得出所需的信息．(1)vt图：由公式s＝vt可知，vt图线与坐标轴围成的面积表示物体的位移．(2)at图：由公式Δv＝at可知，at图线与坐标轴围成的面积表示物体速度的变化量．(3)Fs图：由公式W＝Fs可知，Fs图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功．(4)Pt图：由公式W＝Pt可知，Pt图线与坐标轴围成的面积表示力所做的功．如图32甲所示，长为4 m的水平轨道AB与半径为R＝0.6 m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接，有一质量为1 kg的滑块(大小不计)，从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示，滑块与AB间的动摩擦因数为μ＝0.25，与BC间的动摩擦因数未知，g取10 m/s2，求：甲乙图32(1)滑块到达B处时的速度大小；(2)滑块在水平轨道AB 上运动前2 m 过程所用的时间；(3)若到达B 点时撤去力F ，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点C ，则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少？【解析】 (1)对滑块从A 到B 的过程，由动能定理得F 1s 1－F 3s 3－μmgs ＝12mv 2B得v B ＝210 m/s.(2)在前2 m 内，有F 1－μmg ＝ma ，且s 1＝12at 21，解得t 1＝835s. (3)当滑块恰好能到达最高点C 时，有mg ＝m v 2cR对滑块从B 到C 的过程，由动能定理得：W －mg ×2R ＝12mv 2C －12mv 2B代入数值得W ＝－5 J ，即克服摩擦力做的功为5 J. 【答案】 (1)210 m/s (2)835s (3)5 J求解动力学问题的两条思路首先考虑是否可用动能定理处理；然后再考虑用牛顿运动定律和运动学公式处理．1.(多选)(2016·全国丙卷)如图33所示，一固定容器的内壁是半径为R 的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m 的质点P .它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W .重力加速度大小为g .设质点P 在最低点时，向心加速度的大小为a ，容器对它的支持力大小为N ，则( )图33A ．a ＝mgR －WmRB ．a ＝2mgR －W mRC ．N ＝3mgR －2WRD ．N ＝mgR －WR【解析】质点P 下滑到最低点的过程中，由动能定理得mgR －W ＝12mv 2，则速度v ＝mgR －W m ，最低点的向心加速度a ＝v 2R ＝mgR －WmR ，选项A 正确，选项B 错误；在最低点时，由牛顿第二定律得N －mg ＝ma ，N ＝3mgR －2WR，选项C 正确，选项D 错误．【答案】 AC2．(2015·全国卷Ⅰ)如图34所示，一半径为R 、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ 水平．一质量为m 的质点自P 点上方高度R 处由静止开始下落，恰好从P 点进入轨道，质点滑到轨道最低点N 时，对轨道的压力为4mg ，g 为重力加速度的大小．用W 表示质点从P 点运动到N 点的过程中克服摩擦力所做的功．则( )图34A ．W ＝12mgR ，质点恰好可以到达Q 点B ．W >12mgR ，质点不能到达Q 点C ．W ＝12mgR ，质点到达Q 点后，继续上升一段距离D ．W <12mgR ，质点到达Q 点后，继续上升一段距离【解析】设质点到达N 点的速度为v N ，在N 点质点受到轨道的弹力为F N ，则F N －mg＝mv 2N R ，已知F N ＝F ′N ＝4mg ，则质点到达N 点的动能为E k N ＝12mv 2N ＝32mgR .质点由开始至N 点的过程，由动能定理得mg ·2R ＋W f ＝E k N －0，解得摩擦力做的功为W f ＝－12mgR ，即克服摩擦力做的功为W ＝－W f ＝12mgR .设从N 到Q 的过程中克服摩擦力做功为W ′，则W ′＜W .从N 到Q的过程，由动能定理得－mgR －W ′＝12mv 2Q －12mv 2N ，即12mgR －W ′＝12mv 2Q ，故质点到达Q 点后速度不为0，质点继续上升一段距离．选项C 正确．【答案】 C3．(2016·浙江高考)如图34所示为一滑草场．某条滑道由上下两段高均为h ，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ.质量为m 的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．则( )图34A ．动摩擦因数μ＝67B ．载人滑草车最大速度为2gh 7C ．载人滑草车克服摩擦力做功为mghD ．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为35g【解析】由题意知，上、下两段斜坡的长分别为s 1＝h sin 45°、s 2＝hsin 37°由动能定理(或功能关系)知：2mgh ＝μmgs 1cos 45°＋μmgs 2cos 37° 解得动摩擦因数μ＝67，选项A 正确；下落h 时的速度最大，由动能定理知：mgh －μmgs 1cos 45°＝12mv 2解得v ＝2gh7，选项B 正确；载人滑草车克服摩擦力做的功与重力做功相等，即W ＝2mgh ，选项C 错误；滑草车在下段滑道上的加速度大小为a ＝μg cos 37°－g sin 37°＝335g ，选项D 错误．【答案】 AB我还有这些不足：(1)(2)我的课下提升方案：(1)(2)。

高中物理第三章动能的变化与机械功 3.1 探究动能变化跟做功的关系素材1 沪科版必修2

第3章动能的变化与机械功内容提要本章学习动能、动能定理、机械功和功率的有关知识，培养从现实生活中发现与物理学有关的问题的意识.本章知识与技能学习的重点是理解功和功率的概念,掌握各种力做功的运算、合力做功的计算以及培养对实验数据的收集、记录、分析处理、论证的能力;难点是动能定理的应用、功、正功和负功以及瞬时功率这几个概念的认识和理解.学法指导1.机械功和功率是从功和能的角度来解决力学问题的,了解功是能量转化的量度,为定性及定量分析相关的物理问题打下知识基础,同时也为培养从不同角度解决物理问题的能力打下基础.2.功和功率的概念都比较抽象,建议在学习中采用对比的方法,将初、高中对这两个概念中不同的关键词进行对比理解.力对物体做负功这一概念,可多联系实际问题帮助理解.功的计算:首先分清是什么力做的功,这个力与位移方向的夹角怎样,再应用公式运算.对于功率的计算:一定要注意P=W/t和P=Fvcosθ两个公式的区别,正确区分平均功率和瞬时功率.3.关于机动车启动的两种情况:一定要避免简单套用公式,要注意过程的分析,掌握机动车到达最大速度的两个条件:(1)牵引力的功率达到额定功率P牵=P额.(2)牵引力等于阻力F牵=F阻.明确不同的情况,不同阶段,随着时间t的变化,功率P、牵引力F、加速度a、速度v等各物理量的变化规律,并围绕公式:P=Fv和a=(F-f)/m进行计算.4.关于动能定理，在学习时一定要弄懂功能关系，是物体所受所有力的总功等于动能的改变量，而不是哪一个力的功.3.1 探究动能变化跟做功的关系课前预习情境导入一架歼敌机以90 m/s的速度从航空母舰甲板上呼啸而出，而在航空母舰甲板上，飞机的起飞跑道只有80～90 m，仅靠飞机自身的动力是无法获得这样的速度实现起飞要求的，航空母舰利用蒸汽弹射器达到这一起飞要求，如图311所示.你知道蒸汽弹射器是怎样帮助飞机起飞的吗?位于飞行甲板的弹射器轨道（左图：从前向后看；右图：从后向前看）图3-1-1简答：弹射器对飞机做功，可以使飞机更快地加速，从而使飞机在短距离内获得起飞所需要的速度.知识预览1.功：如果作用于某物体的恒力大小为F，该物体沿力的方向运动，经过位移s，则F与s 的乘积叫做功.2.动能：物体学中把21mv 2叫做物体的动能.用符号E k 表示，即E k =21mv 2. 3.动能定理：力对物体所做的功等于物体动能的增量.即W=21mv 22-21mv 12. 4.功是过程量，动能是状态量，动能定理把做功的过程与物体状态的变化联系起来了.。

沪科版高中物理必修二高一：第3章动能的变化与机械功本章整合

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本章整合
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知识网络
专题归纳
动能的变化与机械功
动能
表达式:E��
=
1 2
m��
2
单位:��
动能为标量,是状态量
动能定理
内容:外力对物体所做的功等于物体动能的增量
W = ��E��
表达式
W = E��2-��1
解析:物体从斜面上滑下,只有重力做功,使物体的动能增加。在水平面滑行时,摩擦力做负功使物体的动能又减少到 0,分别在两段过程中应用动能定理即可求解。
(1)由动能定理得 mgh=12mv2,得 v= 2��ℎ。 (2)法一设物体在水平面上滑行的距离为 l,由动能定理得-μmgl=0-12mv2, 得 l=2��2�� = ℎ��。
能的变化。
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知识网络
专题归纳
专题一专题二
【例题 1】如图所示,质量 m=1.0 kg 的物体从半径 R=5 m 的圆弧的 A 端,在拉力 F 作用下从静止沿圆弧运动到顶点 B。圆弧 AB 在竖直平面内,拉力 F 的大小为 15 N,方向始终与物体的运动方向一致。若物体到达 B 点时的速度 v=5 m/s,圆弧 AB 所对应的圆心角 θ=60°,BO 边在竖直方向上,g 取 10 m/s2。在这一过程中,求:
法二对整个过程运用动能定理得 mgh-μmgl=0-0,得 l=ℎ��。答案:(1) 2��ℎ (2)ℎ��
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力,大小、方向有何特点,然后再根据受力情况选择功的计算方法。
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物理必修ⅱ沪科版第三章动能的变化与机械功(与“物体”有关文档共13张)

（3）变力的功
①动能定理或功能关系 ②等效替代，化变为恒 ③平均力法或图像法
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第4页，共13页。
块A 的作用力（）
A、垂直于接触面，做功为零
例3、一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点。
B、垂直于接触面，做功不为零
物体在力的方向上发生的位移下面说法正确的是
（
）
C
A、两次推力做功一样多
B、第二次推力做功多一些
规律
动能定理 W合=ΔEk （合外力的功或总功等于动能的增量）重力功与重力势能的关系 WG= -ΔEP 机械能守恒定律 E1=E2 ；ΔEk增=ΔEP减功能原理 W其=ΔE（除重力以外力的总功等于机械能的增量）
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第2页，共13页。
一、功
1、物理意义：是描述功在空间上的积累效果，这种效果就是改变物体的能量
接上
匀加速直线运动
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两种情形速度时间图象的比较
v
v
vm
vm
v1
t
0
0
t1
P=Pmax F、a没变 V1=at1
t
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例6
答案：（1）50w
（2）100w
第11页，共13页。
Back
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例7、质量为m 的汽车在平直的公路上行驶，发动机的输出功率P 和
所受的阻力f 都恒定不变，在时间t 内，汽车的速度从v0 增加到最大值vm，
EP= mgh（ h 相对参考面）
力
、两个必要条件： 2 是描述功在空间上的积累效果，这种效果就是改变物体的能量
物体在力的方向上发生的位移 EP= mgh（ h 相对参考面）
是描述功在空间上的积累效果，这种效果就是改变物体的能量

高中物理第三章动能的变化与机械功 3.1 探究动能变化跟做功的关系素材2 沪科版必修2

3.1 探究动能变化跟做功的关系课堂互动三点剖析一、对动能概念的理解（1）定义：物体由于运动而具有的能叫做动能，用符号E k 表示. （2）动能公式：E k =21mv 2（3）注意：①动能是一个状态量，它只由物体的状态决定，与过程无关. ②动能是标量，且只能为正值，动能也不存在分量. ③动能的值具有相对意义，与参考系有关.（4）动能的单位：焦耳1 J=1 kg·m 2/s 2.【例1】质量是10 g 、以1 000 m/s 的速度飞行的子弹与质量是50 kg 、以10 m/s 的速度奔跑的运动员，二者相比哪个动能大? 解析：动能的关系公式是：E k ＝21v 2，动能与速度的平方成正比，当增加速度时，更有效地增加动能.对子弹：E k 1＝21m 1v 12＝5×103J 对运动员：E k 2＝21m 2v 22＝2.5×103J.答案：子弹的动能大二、动能定理（1）内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的改变. （2）公式：W=21mv 22-21mv 12（3）注意点：①W 是物体所受各外力（包括重力、弹力、摩擦力等）对物体做功的代数和，特别注意功的正负.也可以先求出合外力，再求合外力的功.②公式等号右边是动能的增量，只能是末状态的动能减初状态的动能. ③动能定理的数学式是在物体受恒力作用且做直线运动情况下推导的，但不论作用在物体上的外力是恒力还是变力，也不论物体是做直线运动还是曲线运动，动能定理都适用. 若题设条件涉及力的位移效应，或求变力做功的问题，均优先考虑用动能定理求解. （4）解题步骤：①明确对象，分析受力；②明确各力做功的正负，以代数和的形式置于等式左边； ③明确始末态的动能，将21mv 22-21mv 12置于等式右边； ④统一单位求解.【例2】如图3-1-2所示，在摩擦可忽略的水平面上停着一辆小车，小车的左端放着一只箱子.在水平恒力F 作用下，把箱子从小车的左端拉至右端卸下.如果一次小车被制动，另一次小车未被制动，小车可沿地面运动，在这两种情况下有（）图3-1-2A.箱子与车面之间的摩擦力一样大B.水平恒力F 所做的功一样大C.箱子获得的加速度一样大D.箱子获得的动能一样大解析：设箱子的质量为m ，箱子与车面间的动摩擦因数为μ.不管小车是否被制动，箱子与车面之间的摩擦力均为： F f ＝μmg设小车的长度为l ，忽略箱子的宽度，在把箱子从小车的左端拉至右端的过程中，若小车被制动，则水平恒力F 所做的功为： W 1＝Fl若小车未被制动，设小车移动了距离s ，则水平恒力F 所做的功为：W 2＝F(l+s)≠W 1.不管小车是否被制动，箱子获得的加速度均为：a=mF F f对箱子应用动能定理，若小车被制动，有： ΔE k 1=(F-F f )l若小车未被制动，有： ΔE k 2=(F-F f )(l+s)≠ΔE k 1. 答案：AC三、探究功与物体动能变化的关系 1.实验目标本探究实验应达到两方面的学习目标：（1）了解实验要探究的内容、实验方法与实验技巧，探究实验数据的处理方法.（2）认真体会教材“探究的思路”所体现的科学探究的方法，以及“数据的处理”中提出的分析实验数据、找出功和速度变化关系的方法. 2.探究思路本探究实验是按着如下的思路进行的：（1）改变功的大小.采用教材图34所示实验装置，用1个、2个、3个……同样的砝码将小车拉到同一位置释放，砝码拉力对小车所做的功依次为W 、2W 、3W……（2）确定速度的大小.小车获得的速度v 可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出.（3）寻找功与速度变化的关系.以砝码所做的功W 为纵坐标，小车获得的速度v 为横坐标，作出Wv 曲线（即功—速度曲线）.分析该曲线，得出砝码对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系. 3.用图像法处理实验数据（1）根据实验测得的数据，分别作出Wv 曲线、Wv 2曲线、Wv 3曲线……如果哪一种图像更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系.（2）图像法是解决物理问题的常见方法，因为它具有简便直观的特点.（3）图像中的曲线形状是根据实验数据，在坐标系中描出各组数据所对应的点，然后用平滑的曲线将各点连起来.（4）关于图像中的曲线，一般要弄清楚图线的斜率、图像的截距、图线与坐标轴围成的面积所表示的物理意义.【例3】若外力对物体做功的大小与物体速度满足以下关系，试分析功与物体速度之间的解析：画出Wv 图像，如图3-1-3.图3-1-3 图3-1-42v20.00 0.64 1.21 1.64 2.34 3.10 W0.001.002.003.004.005.00画出Wv 图像，如图3-1-4. 答案：功与速度的平方成正比.橡皮筋所做的功和小车的质量与所获速度的平方的乘积成正比，即W∝mv 2. 各个击破类题演练 1一人将质量m=2 kg 的铅球放在手中以15 m/s 的速度推出，已知铅球原来是静止的，则铅球出手时的动能是_____________J ，人在推球的过程中对球做的功是____________J. 解析：人把铅球推出的过程中，对铅球做了多少正功，人的化学能就减少了多少，同时球的动能增加了多少，由于初动能为零，所以增加的动能就是球出手时的动能.根据动能公式E k =mv 2/2=225 J.根据动能定理，人对球做的功也等于225 J. 答案：225 225 变式提升 1足球守门员在发球门球时，将一个静止的质量为0.4 kg 的足球，以10 m/s 的速度踢出，这时足球获得的动能是_______________J.图3-1-5答案：20 类题演练 2在h 高处，以初速度v 0向水平方向抛出一个小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为（）A.v 0+gh 2B.v 0-gh 2C.gh v 220+ D. gh v 220- 解析：在小球下落的整个过程中，对小球应用动能定理，有：mgh=21mv 2-21mv 02解得小球着地时速度的大小为：v=gh v 220+.答案：C 变式提升 2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/s 2）解析：石头的整个下落过程分为两段，如图所示，第一段是空中的自由下落运动，只受重力作用；第二段是在泥潭中的运动，受重力和泥的阻力.两阶段的联系是，前一段的末速度等于后一段的初速度.考虑用牛顿第二定律与运动学公式求解，或者由动能定理求解. 解法一（应用牛顿第二定律与运动学公式求解）：石头在空中做自由落体运动，落地速度：v=gH 2.在泥潭中的运动阶段，设石头做减速运动的加速度的大小为a ，则有v 2＝2ah ，解得a=hHg. 由牛顿第二定律：F-mg=ma ，所以泥对石头的平均阻力： F=m(g+a)=m(g+h H g)=h h H +·mg=05.005.02+×2×10 N=820 N . 解法二（应用动能定理分段求解）：设石头着地时的速度为v ，对石头在空中运动阶段应用动能定理，有：mgH=21mv 2-0；对石头在泥潭中运动阶段应用动能定理，有： mgh-h F =0-21m v 2. 由以上两式解得泥对石头的平均阻力： F=h h H +·mg=05.005.02+×2×10 N=820 N. 解法三（应用动能定理整体求解）：对石头在整个运动阶段应用动能定理，有： mg(H+h)-h F =0-0.所以，泥对石头的平均阻力： F=h h H +·mg=05.005.02+×2×10 N=820 N. 答案：820 N 类题演练 3在例3的基础上若再给你一架天平和砝码，你能利用本实验装置研究功与质量、速度间的关系吗？请说说你的设想.解析与答案：我们已经知道功与速度间的关系是W∝v 2，所以功与质量、速度间的关系可能是W∝mv 2、W∝m 2v 2、W∝mv 2……用天平测出小车的质量，并在小车内加不同数量的砝码以改变小车的总质量m ，如教材中的探究实验那样进行操作，确定橡皮筋所做的功W ，测出小车相应的速度v ，画出Wmv 2、Wm 2v 2、W-mv 2等图像，看哪一种图像是过原点的倾斜直线，即可确定相应的比例关系. 变式提升3某同学在探究功与物体速度变化关系的实验中，设计了图3-1-6所示的实验，将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器，先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方.然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点.得到的纸带如图所示，O 点为计时器打下的第1个点.该同学对数据进行了下列处理：取OA=AB=BC ，并根据纸带算出了A 、B 、C 三点的速度分别为v a =0.12 m/s,v b =0.17 m/s,v c =0.21 m/s.图3-1-6根据以上数据能否大致判断W∝v 2?解析：设由O 到A 的过程中，重力对重物所做的功为W ，那么由O 到B 的过程中，重力对重物所做的功为2W ，由O 到C 的过程中，重力对重物所做的功为3W.由计算可知，v a 2=1.44×10-2m 2/s 2,v b 2=2.89×10-2m 2/s 2,v c2=4.41×10-2m 2/s 2,22vA vB ≈2,22AC v v ≈3,即v b 2≈2v a 2,v c 2≈3v a 2.由以上数据可以判定W∝v 2是正确的，也可以根据Wv 2的曲线来判断（如下图）.答案：能。

高中物理第3章动能的变化与机械功章末总结课件沪科版必修2

实验探究
概念：力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积
动能的当α＜90°时，W＞0
变化与功公式W＝Fscos α 当α＝90°时，W＝0 机械功
当α＞90°时，W＜0
含义：功是能量变化的量度
动能的变化与机械功
功率
概念：功W跟完成这些功所用时间t的比值
第3章动能的变化与机械功
章末总结
内容索引
知识网络
梳理知识构建网络
重点探究
启迪思维探究重点
知识网络
动能的变化与机械功
动能表达式：Ek＝ 12mv2
内容：外力对物体所做的功等于物体动能的_增__量__
动能定理
W＝_Δ_E__k _
表达式 W＝Ek2－Ek1 W＝ 12mv22－12mv12
(3)利用W＝Pt求功.
2.功率的计算方法
(1)P＝
W t
：此式是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，但常用
于求解某段时间内的平均功率.
(2)P＝Fvcos α：此式一般计算瞬时功率，但当速度为平均速度时，功率为平均功率.
例1 质量为m＝20 kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动.0～2 s内F 与运动方向相反，2～4 s内F与运动方向相同，物体的v－t图像如图1所示，g 取10 m/s2，则 A.拉力F的大小为100 N
公式
W P＝ t (平均功率)
P＝Fv(平均功率或瞬时功率)
加速度减小的加速运动机车以恒定功率启动
以最大速度做匀速直线运动
匀加速直线运动
机车以恒定加速度启动加速度减小的加速运动
以最大速度做匀速直线运动

第3章动能的变化与机械功(沪科版必修2)

【典例3】某物体以某一初动能E0从倾角θ =37°的斜面底部 A点沿斜面上滑，物体与斜面间的动摩擦因数μ =0.5,而且 mgsinθ >μ mgcosθ .当物体滑到B点时动能为E，滑到C点时
知识体系构建知识归纳整合
动能为0,物体从C点下滑到AB的中点D时动能又为E,已知
AB=l=8 m,求BC的长度.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
知识体系构建
知识归纳整合
(1)功为标量，其正负不表示方向.
(2)某个力做正功，表明这个力为动力，力做负功表示此力
为阻力.
单元质量评估
3.功的求法
(1)利用定义式来求.若恒力做功，可用定义式W=Fscosα 求
知识体系构建
知识归纳整合
恒力做的功，其中F、s为力的大小和位移的大小.α 为力F与
起重机的额定输出功率至少应多大？
知识归纳整合
单元质量评估
【解析】货物的加速度
a
知识体系构建
设起重机对货物的拉力为F，由牛顿第二定律得F-mg=ma F=m(g+a)=1×103×(9.8+0.2) N =1.0×104 N 起重机的额定输出功率不能小于它在提起货物时所需的最大输出功率.在10 s末货物的最大速度为 vmax=at=0.2×10 m/s=2.0 m/s
W=Fscosα= 8 2 3 3 J =24 J.
2
单元质量评估
解法二：
知识归纳整合
知识体系构建
根据“输入功等于输出功”的规律简捷得出——在滑轮与绳
无摩擦的条件下，外力对绳所做的功等于绳对小车所做的功 .

高中物理第3章动能的变化与机械功3.1探究动能变化跟做功的关系沪科版必修2

A.16 J
B.8 J
√C.－4 J
D.0
解析根据动能定理 W＝12mv22－12mv12＝0－12×2×22 J＝－4 J，选项 C 正确.
解析答案
二、实验探究：恒力做功与物体动能变化的关系
[导学探究] 观察分别用如图2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
预习新知夯实基础
重点探究
启迪思维探究重点
达标检测
检测评价达标过关
自主预习
一、动能、动能定理
1.动能 (1)定义：物理学中把
12mv2
叫做物体的动能.
(2)表达式：Ek＝ 12mv2 .
(3)动能是标量 (填“标量”或“矢量”)，是状态 (填“过程”或“状
态”)量.
(4)单位：动能的国际单位是焦耳，简称焦，用符号J表示.
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
答案
[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对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，其中比较难测量的是物体在各个位置的速度，可借助光电门较准确地测出，也可借助纸带和打点计时器来测量. 2.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.
例1 下列关于动能的说法正确的是 A.两个物体中，速度大的动能也大 B.某物体的速度加倍，它的动能也加倍(物体的质量不变)
√C.做匀速圆周运动的物体动能保持不变
D.某物体的动能保持不变，则速度一定不变

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高中物理 第3章 动能的变化与机械功本章整合 沪科版必修2

高中物理 第3章 动能的变化与机械功 3.1 探究动能变化跟做功的关系教师用书 沪科版必修2