外力做功与动能变化的关系

第三节探究外力做功与物体动能变化的关系【温故而知新】做功过程的实质就是能量变化的过程。重力势能的变化是由重力做功引起的；弹性势能的变化是由弹力做功引起的。那么：⑴物体动能的变化是由什么力做功引起的？⑵动能的变化在数值上是否也等于某个力做的功？第三节探究外力做功与物体动能变化的关系hv【探究目标】外力做功与物体动能变化的关系【实验方法】测定做自由落体运动的物体在下落h时的速度v，通过比较重力做功WG和此时的动能EK得出外力做功与物体动能变化的关系。【实验要点】瞬时速度的计算：s4svt一.探究与思考第三节探究外力做功与物体动能变化的关系【实验数据记录与分析】【实验结论】——在实验误差范围内，外力做的功等于物体动能的改变。即：【实验误差分析】造成本实验误差的主要原因——摩擦力【实验思考】——你是否可以设计出其他实验方法？【提示】——只要设计出一种简单的直线运动，即可推出同样的结论。2102FGKWWmghmvE【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。第三节探究外力做功与物体动能变化的关系2222122111()222vvaFfsmvmvFsfma即：W外=EK2－EK1=△EK第三节探究外力做功与物体动能变化的关系二.动能定理——合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。即：W外=EK2－EK1=△EK【说明】1.合外力的功等于各外力的功之和；2.动能定理反映了力对空间累积的效果，揭示了物体动能变化的原因是外力的功。3.动能定理的特点是不追究全过程中的运动性质和状态变化细节，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。【例题】质量为m的物体在水平恒力的作用下，由静止开始前进s1后撤去力F，物体与水平面间的摩擦力恒为f，求物体从开始运动到最终停止共发生了多大的位移？第三节探究外力做功与物体动能变化的关系【解法一】牛顿第二定律+运动学公式【解法二】分段应用动能定理【解法三】整体应用动能定理【答案】1Fssf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：21kkkWEEE【例题】汽车以速度v=10m/s在水平路面上行驶，车与路面的摩擦因数为0.4，问汽车刹车后汽车还能运动多远？【答案】12.5m第三节探究外力做功与物体动能变化的关系【解法一】牛顿第二定律+运动学公式【解法二】应用动能定理第三节探究外力做功与物体动能变化的关系【例题】质量为m=5kg的小球，从高H=5m的位置自静止落下，掉入沙中并陷入h=0.25m，求小球在沙中所受到沙子的平均阻力？()0mgHhfh()1050mgHhfNh【方法一】分过程进行【方法二】设球在沙中受到的阻力为f，对整个过程应用动能定理有：【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】24msgWh第三节探究外力做功与物体动能变化的关系