2018_2019學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機械功課件（打包6套）滬科版必修2.zip

2018_2019學(xué)年高中物理第3章動能的變化與機械功課件（打包6套）滬科版必修2.zip,2018,_2019,學(xué)年,高中物理,章動,變化,機械功,課件,打包,滬科版,必修 3 1探究動能變化跟做功的關(guān)系 第3章動能的變化與機械功 學(xué)習(xí)目標 1 理解動能的概念 會根據(jù)動能的表達式計算物體的動能 2 能從牛頓第二定律與運動學(xué)公式導(dǎo)出動能定理 理解動能定理的物理意義 3 能應(yīng)用動能定理解決簡單的問題 4 掌握探究恒力做功與物體動能變化的實驗方法 內(nèi)容索引 重點探究啟迪思維探究重點 達標檢測檢測評價達標過關(guān) 自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實基礎(chǔ) 自主預(yù)習(xí) 一 動能 動能定理 1 動能 1 定義 物理學(xué)中把叫做物體的動能 2 表達式 Ek 3 動能是 填 標量 或 矢量 是 填 過程 或 狀態(tài) 量 4 單位 動能的國際單位是 簡稱 用符號J表示 標量 狀態(tài) 焦耳 焦 2 動能定理 1 內(nèi)容 外力對物體所做的功等于物體動能的 2 表達式 W 3 說明 Ek Ek2 Ek1 Ek2為物體的 Ek1為物體的 增量 Ek 末動能 初動能 二 恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 1 設(shè)計實驗 如圖1 所使用的器材有 氣墊導(dǎo)軌 滑塊 計時器 氣源 刻度尺 細繩 鉤碼等 2 制定計劃 圖1 1 直接驗證 逐一比較力對物體所做的功與物體動能的大小之間的關(guān)系 2 用圖像驗證 根據(jù)W 由實驗數(shù)據(jù)作出及的關(guān)系圖像 光電門 增量 W與v2 W與m 即學(xué)即用 1 判斷下列說法的正誤 1 某物體的速度加倍 它的動能也加倍 2 兩質(zhì)量相同的物體 動能相同 速度一定相同 3 合外力做功不等于零 物體的動能一定變化 4 物體的速度發(fā)生變化 合外力做功一定不等于零 5 物體的動能增加 合外力做正功 答案 2 一個質(zhì)量為0 1kg的球在光滑水平面上以5m s的速度勻速運動 與豎直墻壁碰撞以后以原速率被彈回 若以初速度方向為正方向 則小球碰墻前后速度的變化為 動能的變化為 答案 10m s 0 重點探究 導(dǎo)學(xué)探究 1 一質(zhì)量為m的物體在光滑的水平面上 在水平拉力F作用下運動 速度由v1增加到v2的過程通過的位移為s 則v1 v2 F s的關(guān)系是怎樣的 一 對動能和動能定理的理解 答案根據(jù)牛頓第二定律F ma 答案 2 從推導(dǎo)結(jié)果知 水平力F做的功等于什么量的變化 這個量與物體的什么因素有關(guān) 答案水平力F做的功等于物體動能的變化 動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān) 答案 知識深化 1 動能是標量 沒有負值 與物體的速度方向無關(guān) 2 動能是狀態(tài)量 具有瞬時性 與物體的運動狀態(tài) 或某一時刻的速度 相對應(yīng) 3 動能具有相對性 選取不同的參考系 物體的速度不同 動能也不同 一般以地面為參考系 4 物體動能的變化量是末動能與初動能之差 即 Ek 若 Ek 0 則表示物體的動能增加 若 Ek 0 則表示物體的動能減少 2 對動能定理W Ek的理解 1 動能定理的實質(zhì) 動能定理揭示了合外力對物體做功與物體動能的變化之間的定量關(guān)系和因果聯(lián)系 合外力做功是因 動能變化是果 動能的改變可由合外力做的功來度量 合外力對物體做了多少功 物體的動能就變化多少 合外力做正功 物體的動能增加 合外力做負功 物體的動能減少 2 動能定理的適用范圍 動能定理是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的 對于外力是變力 物體做曲線運動 物體經(jīng)歷多過程的情況同樣適用 例1下列關(guān)于動能的說法正確的是A 兩個物體中 速度大的動能也大B 某物體的速度加倍 它的動能也加倍 物體的質(zhì)量不變 C 做勻速圓周運動的物體動能保持不變D 某物體的動能保持不變 則速度一定不變 答案 解析 解析動能的表達式為Ek mv2 即物體的動能大小由質(zhì)量和速度大小共同決定 速度大的物體的動能不一定大 故A錯誤 速度加倍 物體 質(zhì)量不變 的動能變?yōu)樵瓉淼?倍 故B錯誤 質(zhì)量一定時 速度只要大小保持不變 動能就不變 故C正確 D錯誤 例2在光滑水平面上 質(zhì)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使它停下來 則該外力對物體做的功是A 16JB 8JC 4JD 0 答案 解析 導(dǎo)學(xué)探究 觀察分別用如圖2甲 乙兩套實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 思考下面問題 以上兩套實驗操作有何不同之處 圖2 二 實驗探究 恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 答案甲圖用的是打點計時器乙圖用的是光電門 答案 知識深化 1 探究思路探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 需要測量不同的力在不同的過程中做的功和對應(yīng)的物體動能的變化量 這就需要測出物體的受力 力作用的距離和這段距離上物體的初 末速度以及物體的質(zhì)量等物理量 其中比較難測量的是物體在各個位置的速度 可借助光電門較準確地測出 也可借助紙帶和打點計時器來測量 2 實驗設(shè)計用氣墊導(dǎo)軌進行探究裝置如圖2乙所示 所使用的器材有氣墊導(dǎo)軌 滑塊 計時器 氣源 刻度尺 細繩 鉤碼等 3 實驗步驟 1 用天平測出滑塊的質(zhì)量m 2 按圖所示安裝實驗裝置 3 平衡摩擦力 將氣墊導(dǎo)軌 或長木板 沒有滑輪的一端適當抬高 輕推滑塊 使滑塊能做勻速運動 4 讓滑塊通過細繩連接鉤碼 或小沙桶 使鉤碼 或小沙桶 的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量 滑塊在細線的拉力作用下做勻加速運動 由于鉤碼 或小沙桶 質(zhì)量很小 可以認為滑塊所受拉力F的大小等于鉤碼 或小沙桶 所受重力的大小 5 釋放滑塊 滑塊在細繩的拉力作用下運動 用光電門 或打點計時器 記錄滑塊的運動情況 求出滑塊的速度v1和v2 若分析滑塊從靜止開始的運動 v1 0 并測出滑塊相應(yīng)的位移s 例3某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究 恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 如圖3所示 他們將拉力傳感器固定在小車上 用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連 用拉力傳感器記錄小車受到的拉力的大小 在水平桌面上相距50 0cm的A B兩點各安裝一個速度傳感器 記錄小車通過A B時的速度大小 小車中可以放置砝碼 1 實驗主要步驟如下 測量 和拉力傳感器的總質(zhì)量M1 把細線的一端固定在拉力傳感器上 另一端通過定滑輪與鉤碼相連 正確連接所需電路 答案 圖3 小車 將小車停在C點 接通電源 小車在細線拉動下運動 記錄細線拉力及小車通過A B時的速度 在小車中增加砝碼 重復(fù) 的操作 答案 然后釋放小車 2 下表是他們測得的一組數(shù)據(jù) 其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和 v22 v12 是兩個速度傳感器所記錄速度的平方差 可以據(jù)此計算出動能變化量 Ek F是拉力傳感器受到的拉力 W是F在A B間所做的功 表格中的 Ek3 W3 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 數(shù)據(jù)記錄表 答案 0 600 0 610 3 根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖4中作出 Ek W圖線 答案 圖4 答案如圖所示 達標檢測 1 對動能的理解 多選 關(guān)于動能的理解 下列說法中正確的是A 一般情況下 Ek mv2中的v是相對于地面的速度B 動能的大小由物體的質(zhì)量和速率決定 與物體的運動方向無關(guān)C 物體以相同的速率向東和向西運動 動能的大小相等 方向相反D 當物體以不變的速率做曲線運動時其動能不斷變化 解析動能是標量 由物體的質(zhì)量和速率決定 與物體的運動方向無關(guān) 動能具有相對性 無特別說明 一般指相對于地面的動能 答案 解析 1 2 3 4 2 對動能定理的理解 有一質(zhì)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 則以下敘述中正確的是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 1 2 3 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(shù)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 3 動能定理的簡單應(yīng)用 一質(zhì)量m 1kg的物體以20m s的初速度被豎直向下拋出 物體離拋出點高度h 5m處時的動能是多大 g取10m s2 不計空氣阻力 答案 解析 1 2 3 4 答案250J 4 探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系 某同學(xué)利用落體法探究做功與物體動能變化的關(guān)系時 設(shè)計了如圖6甲所示的實驗 即將打點計時器固定在鐵架臺上 連接重物的紙帶穿過打點計時器的限位孔 讓重物靠近打點計時器 接通電源后 使紙帶呈豎直狀態(tài)由靜止釋放 重物帶動紙帶下落后通過打點計時器打出計時點 其中在某次操作中打出的紙帶如圖乙所示 該同學(xué)選取了第一個比較清晰的點作為計數(shù)點O 然后通過測量使OA AB BC 并將A B C三點依次選為計數(shù)點 通過測量的數(shù)據(jù)和紙帶記錄的時間得出了vA 0 12m s vB 0 17m s vC 0 21m s 請根據(jù)以上的數(shù)據(jù)驗證重力對重物所做的功與重物速度的平方成正比 解析 答案 1 2 3 4 圖6 答案見解析 解析設(shè)由O到A的過程中 重力對重物所做的功為W0 那么由O到B的過程中 重力對重物所做的功為2W0 由O到C的過程中 重力對重物所做的功為3W0 由計算可知 vA2 1 44 10 2m2 s2vB2 2 89 10 2m2 s2vC2 4 41 10 2m2 s2 即vB2 2vA2 vC2 3vA2由以上數(shù)據(jù)可以判斷W v2是正確的 也可以根據(jù)W v2的圖線來判斷 如圖所示 1 2 3 4