四川省广安市岳池县第一中学高中物理44 动能定理学案2 教科版必修2

学案6 合外力做功与动能的关系

学习目标

1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系.

2.学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系.

学习重点

1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系.

2.学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系.

学习难点

1.通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系.

2.学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系.课前预习

使用说明与学法指导

知识准备

1.做功的两个要素是力和___________，功的计算公式为W＝___________.

2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了让砂桶的重力作为小车所受的牵引力，须使砂桶的质量m和小车的质量M满足___________.

3.实验原理：由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的

. 所示如图1当做小车受到的牵引力.

1

图

力做的功，从而探究___________，也就改变了牵引改变重物的质量或者改变小车运动的

. 牵引力做的功与小车动能变化的关系

4.实验器材、小车、小盘、砝码若干、打点计时器、纸带、复写纸片、刻度尺、一端附有滑轮)长木板(. 细线

教材助读探究实验高一物理必修二第四章第四节

课内探究情景导入学始于疑合外力做功与动能有什么关系？质疑探究一、实验步骤所示，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，改变木板的倾角，11.如图.

让小车重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车能做匀速运动把细线系在小车上并绕过定滑轮，悬挂小盘，在小盘里放入适量砝码，使小车的质量远大2.由于砝码和小盘质量很小，

小车在细线的拉力作用下做匀加速运动.于砝码和小盘的总质量，.

的大小等于砝码和小盘所受重力的大小可认为小车所受拉力F.

3.接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以找到位移和时间的信

4.1

) 小车质量已知息，由砝码和小盘的质量可以知道小车所受的恒力.(. 由实验数据得出结论5. 二、数据处理小车速度及外力做功的确定1.某段时间内的平均速度等于该段时间“匀变速直线运动中，通过实验获得打点的纸带，利用测出小车在某段时间内的位移，这一结论计算纸带上选定的点的速度，中间时刻的瞬时速度”. 对小车做的功然后乘以重物的重力，即得外力在该段时间内

实验的数据处理2.1. W的数值并填入下表、mv2(1)计算各数据中v2和相应的合外力做功2

1 2 3 4 5 6 数据编号物理量

2) 速度v2/(m2·s－1 /J 动能mv22 W/J

合外力做功

(2)比较各次实验中合外力做的功和物体动能变化的数值，从而得到合外力对物体做的功和

物体动能变化之间的关系.

三、误差分析

实验中我们把拉力对小车做的功与砝码和小盘总重力所做的功认为是一样的，但实际上二者并不相同，这是因为砝码和小盘的总重力与绳的拉力是不一样的.

在m?M时，细绳的拉力近似等于砝码和小盘的总重力，误差较小；m越大，误差越大.因此实验中应使小车的质量远大于砝码和小盘的总质量.

四、注意事项

1.平衡摩擦.当我们用一个恒力对物体做功时，应设法排除其他力的影响，如本实验中用砝码和小盘的重力对小车提供恒定拉力，研究这个拉力做功与小车动能改变的关系，小车和纸

带在运动中受的阻力就要消除.因为阻力不可避免，实际实验中是采用把木板的一端垫高，用小车重力的分力和阻力平衡的方法来等效消除阻力.

2.尽量减小小车的加速度.因为砝码和小盘拉着小车加速运动时，砝码和小盘处于失重状态，小车受的拉力小于砝码和小盘的总重力.为减小这一系统误差，应使小车的加速度尽量小，也就是实验中必须满足砝码和小盘的质量远小于小车的质量.

知识网络

【例1】科学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究.下面2

. 我们追寻科学家的研究足迹用实验方法探究恒力做功和物体动能变化的关系

他想用钩码的重力表示甲所示，(1)某同学的实验方案如图2你为了减小这种做法带来的实验误差，小车受到的合外力，还应该采取的两项措施是：认为在实验中

______________________ .

①______________________②是计数点，相邻计数D、E、F(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、；要验证合，距离如图乙所示，则打C点时小车的速度为___________ 点间的时间间隔为T___________ . 外力做的功和小车动能变化的关系，除位移、速度外、还要测出的物理量有

甲所示的装置验证动能定理．为了提高实验精度，该同学多次改变小滑22．某同学用如图x2如下表所示，进而画出，并算出x2块下落高度H的值，测出对应的平抛运动水平位移x

H图线如图乙所示．－

平抛水平位移的平方x2/cm2 x/cm 滑块下落高度H 平抛水平位移30.25 5.5 h

82.81 9.1 2h

136.89 3h 11.7

201.64 14.2 4h

252.81 5h 15.9

309.76 6h 17.6

361.00 19.0 7h

424.36 8h 20.6

9h

21.7

(1)原理分析：若滑块在下滑过程中所受阻力很小，则只要满足________，便可验证动能定理．

(2)实验结果分析：实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h,0)处，原因是

____________________．

课后反思：

课后练习▲练习与评价（课本P5）▲发展空间（课本P5）

▲补充练习:

1．在“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验中，根据实验数据作出了如图所示的W—v 图像，下列符合实际的是()

3

．某实2组验小如采用所示图3的装置探究功与物体动能变化的关系，图中小车中可放置砝50 Hz. 码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器的工作频率为