新粤教版中学物理必修一：4-3《探究外力做功与物体动能变化的关系》

3.11
0.305m
0.780
0.304m
Ⅲ(OC)
4.87
实验结论： 在误差允许的范围内，可以认为外力对物体所做 的功等于物体动能的变化。
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
误差分析 1、本实验中系统误差的主要来源是什么？ 2、为什么重力做的功总是略大于重锤动能的 增量？
另外要注意： 计算时所选的计数点应尽量远离纸带上的
动能定理解题的基本步骤：
1、选取研究对象和过程。 2、分析各力做功的情况并求出总功。（受力分析） 3、确定初、末状态的动能。（运动分析） 4、用动能定理列方程求解。
提示： 动能定理不仅适用于恒力做功，也适用于
变力做功；不仅适用于直线运动，也适用于曲 线运动。
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
初动能之差。 C、物体作匀速圆周运动时，合力一定不做功。 D、物体运动过程中受的合力不为零，则它的动
能一定变化。 E、物体运动过程中受的合力不为零，则它的速度一定
变化。
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
7、质点在恒力作用下，从静止开始作直线运 动，则质点的动能（ A D ） A、与它通过的位移成正比 B、与它通过的位移的平方成正比 C、与它运动的时间成正比 D、与它运动的时间的平方成正比
• 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。 2021/3/82021/3/8Monday, March 08, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/82021/3/82021/3/83/8/2021 7:48:55 AM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/82021/3/82021/3/8Mar-218-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/82021/3/82021/3/8Monday, March 08, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/82021/3/82021/3/82021/3/83/8/2021
合外力对物体做的功： WFs
根据牛顿第二定律： Fma
由运动学公式： 变形得：
v22v12 2as
s
v
2 2
v12
2a
联立各式得：Wma v2 22 av1 22 1m2 2 v2 1m1 2v
即：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
W21mv22 21mv12
合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
计算
3、质量m不用测量
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
实验器材 打点计时器、纸带、重锤、铁架台、刻度尺
实验步骤 1、把打点计时器按装在铁架台上。
2、把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一 端穿过计时器的限位孔，用手竖提起纸带使重 锤停靠在计时器附近。 3、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。 4、重复三次，挑选点迹清晰的纸带使用。
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
数据及计算
O
0.77
A 1.75
B 3.11
C 4.87
设重锤质量为m
过程
下落距离 h(cm)
Ⅰ(OA)
1.75
重力做功 W(J)
0.172m
末速度 v(ms-1)
0.585
动能增量 ΔEk(J)
0.171m
Ⅱ(0B)
3、一物体在外力的作用下速度由零达到v，做 功为W1；另一物体速度由v变到2v，做功为 W2，则W1∶W2=___1_：__3____
4、某人用手将1kg的物体由静止向上提起1m， 这时物体的速度为2m/s，则手对物体做的功是 ___1_2_J_____
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
5、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做 功和功能变化的关系正确的是：( A ) A、如果物体所受的合外力为零，那么，合外 力对物体做的功一定为零
2、有哪几个物理量会很难测量？
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？
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
实验原理和数据
1、重力做功：WG mgh ——h用刻度尺测量
2、动能的变化：
Ek
1 mv2 2
——v用
vt
2
v＝s1 s2 2T
② 即s=Fs1/f
解：全程运用动能定理列方程：
Fs1 －fs=0 得：s=Fs1/f
小结：优先使用整体法
练习1： 物体从高出地面H处自由落下，不计空气阻力， 落至地面掉入沙坑h停止，求物体在沙坑中受到的平均 阻力是其重力的多少倍？
解法一：分段法
自开始下落至与沙坑接触前：
H
mgH=mv2/2－0
⑴
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/82021/3/82021/3/82021/3/8
谢谢观看
。2021年3月8日星期一2021/3/82021/3/82021/3/8
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/82021/3/82021/3/83/8/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/82021/3/8March 8, 2021
理论推导二 上题中，如物体还受一恒定的摩擦力f作用，
合外力对物体所做的功与物体动能的变化又有什 么关系？
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
理论推导二
W=Fs－fs
s v22 v12 2a
Wmav2 22 av1 21 2m2 2 v1 2m1 2v
即W =
21mv22
1 2
mv12
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
第一点，以减小测量和计算的误差。
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
理论推导一
如图所示，质量为m的物体，在一恒定拉力
F作用下，沿光滑的水平面以速度v1开始运动， 经位移s后速度增加到 v2，你能否根据牛顿第二 定律和运动学公式导出合外力所做的功与物体动
能变化的关系？
v1 mF
v2 F
s
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
例1、一架飞机，质量m=5.0×103Kg，起飞过程 中从静止开始滑行的路程为S=5.3×102m时，达 到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平 均阻力是重量的0.02倍，求飞机受到的牵引力?
由(F-f)s=mV2/2得 1.7×104N
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
3、匀速行驶的列车，它的动能为什么不变？
想一想 动能的变化应该是由什么力的功决定的？
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
猜一猜
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物体动能的变化与合外力对它做的功可能 存在什么样的定量关系？
实验目的
探究合外力做功与物体动能变化的关系？
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
实验筹划 1、实验需要测量哪些物理量？
接触沙坑至静止：
h
（mg－F）h=0－mV2/2 ⑵
联立得：F/mg=（H＋h）/h 解法二：整体法
从开始下落至最终静止：mg（H＋h）－Fh=0
解得：F/mg=（H＋h）/h
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
练习
1、一个物体沿着高低不平的曲面做匀速率运 动，在下面几种说法中，正确的是：( C D ) A、动力做的功为零 B、阻力做的功为零 C、动力做功与阻力做功的代数和为零 D、合力做的功为零
例2：如图所示，质量为m的物体在水平恒力F 的作用下，由静止开始前进s1后撤去F，物体与 水平面的摩擦力为f，物体从开始到最终停止运 动的位移是多少？
v
f
Ff
1
2
3
s1 s
方法一：分段法
解：根据动能定理，物体从状态1至状态2过程，
有 （F－f）s1=mv2/2 －0
①
物体从状态2至状态3过程，
有 －f(s －s1）= 0 － mv2/2 联立①、②得 Fs1 －fs=0 方法二：整体法
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
“陆战之王”新“杀手”：“动能导弹”亮 相美军
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§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
美军的“动能导弹” 速度达到了1524m/s， 弹头不采用炸药和引信，只装备一枚硬度极高 的“钨长杆穿透器”。从发射到击中目标的飞 行时间在5秒钟之内。能够穿透目前所有的装 甲系统。
B、如果合外力对物体所做的功为零，则合外 力一定为零
C、物体在合外力作用下作变速运动，动能一 定变化
D、物体的动能不变，所受的合外力必定为零
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
6、下列说法正确的是（ BCE ）
A、合力对物体做的功越多，物体的动能就越大 B、外力对物体做功的代数和等于物体末动能与
从科学的意义上讲，动能导弹原理并不复 杂，如同陨石能击穿地球表面的石头，只不过 因为动能很大而已！
那么，怎样获得很大的动能呢？ 动能的变化和做功有什么样的定量关系呢？
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
从做功的角度谈一谈以下问题： 1、出站的列车，速度越来越快，它的动能为什 么增加？
2、进站的列车，速度越来越慢，它的动能为什 么减少？
动能定理
1、内容
合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
2、公式 W21mv22 21mv12 或者 WEk2Ek1 3、说明 ⑴、W表示合力的功， Ek1、Ek2分别表示物体在 初、末状态的动能。 Ek1、Ek2的位置不能交换！
⑵、当合外力对物体做正功时，W>0，Ek2>Ek1， 动能增加；当合外力对物体做负功时，W<0， Ek2<Ek1，动能减小。
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
2、关于做功和物体动能变化的关系,不正确的是 (D) A、只有动力对物体做功，物体的动能增加 B、只有物体克服阻力做功，它的动能减少 C、外力对物体做功的代数和等于物体的末动能
与初动能之差 D、动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定
变化
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
4.3 探究外力做功与物 体动能变化的关系
§4·3 探究外力做功与物体动能变化的关系
知识回顾： 1、如何理解功能关系？ 2、怎样理解“功是能量转化的量度”？
3、什么叫动能？物体的动能大小与哪些因素 有关？
4、动能的表达式是怎样的？ 表达式中的速度是指平均速度还是瞬时速度？
5、怎样计算重力所做的功？
• 14、Thank you very 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.