高中物理 4、3 探究外力做功与物体动能变化的关系１教案粤教版必修2.doc

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1、粤教版高中物理必修2第四章机械能与能源整章教案第三节探究外力做功与物体动能变化的关系名师导航重点与剖析一、动能定理：一个物理过程中，物体受到的各个外力对物体做功的代数和等于物体动能的改变量。设初动能为Ek1，末动能为Ek2，则：W总＝△Ek=Ek2－Ek1（11）或（12）运用步骤：1、选择研究对象，明确要研究的是哪一段物理过程。2、做好研究对象的受力分析，分析并计算各个力做的功，求这些功的代数和。3、分析研究对象在初、末状态的动能。4、根据动能定律列出方程求解。注意：在中学范围内，上述动能定律只用于单个物体（

2、要求能被看成质点）的情形。二、物体动能的变化是所有外力共同作用的结果，或者说动能的变化可以用外力做的总功来量度。（12）式的左边是从初状态到末状态的过程中，所有外力对物体做的总功，（12）式的右边要求是末、初两状态时物体的动能差（必须是末状态减初状态），而从初状态到末状态的过程，则没有任何限制。可以是单一的过程，也可以是多段单一过程组成的复杂过程，既可以是恒力作用的过程，也可以是变力作用的过程。动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此应用它来处理问题往往比较方便。问题与探究问题1通过上一节的学习，我们已

3、经知道，做功的过程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，物体动能的变化是由什么力做功引起的？动能的变化在数值上是否也等于某个力做的功？对于课本P65的“实验与探究”中的实验，你能否简单地叙述出实验的原理？探究思路：以一段简单运动（比如粗糙水平面上拉着物体做匀变速直线运动）为例，直接推导出动能变化量的表达式。问题2通过本节的学习，能否找到新的方法求变力做的功？用心爱心专心探究思路：本章第一节中，我们曾用微积分的方法求变力做的功，实际上也是按功的定义直接计

4、算的。根据本节的动能定理，我们可以用间接的方法求变力做的功，亦即不直接求力和位移，不直接用W=Fscosθ，而是利用动能定理WF1+WF2+…+WFn=Ek2－Ek1求出某个力做的功。典题与精析例题1A、B两个物体的质量之比为mA：mB=2：1，二者动能相同，它们和水平桌面的动摩擦因数相同，求A、B两物体在桌面上滑行所经过的距离之比。　精析：本题既可用牛顿定律和运动学规律求解，也可以用动能定理求解。解析：设A、B两物体滑行的距离分别是SA、SB，开始时A、B的动能相同，用E0表示。对A：对B：联立以上两式得A、

5、B的滑行距离之比为：sA：sB=mB：mA=1：2绿色通道：一般说来，牛顿定律和运动学规律涉及到加速度的计算，比较麻烦，而用动能定理时，更多的是关心初、末两状态，不涉及它们的详细过程，较为方便、避免复杂的计算，特别是变力作用的情况，更能显示出动能定理的优势。例题2一物体以初速v0竖直上抛，落回原处时速度为v1，空气阻力不能忽略且大小不变，求物体上升的最大高度。精析：本题必须分为上升和下降两个过程进行研究，而且要注意重力和阻力做功的不同特点，本题既可用牛顿定律和运动学规律求解，也可以用动能定律求解。一般说来，用动

6、能定律要快捷。解析：设上升的最大高度为h，空气阻力大小为f，则：上升过程：-mgh-fh=0-下降过程：mgh-fh=由上述二式解得：.黑色陷阱：本题容易错误地认为，上升时是正负功、下降时是正功，两个过程中做的功抵消，总功为零。计算前要仔细分析各个力做功的要素，更不要因为小球的总位移为零就认为阻力做功为零。为计算中不出错，必须要准确地写出各力做功的表达式，一般在功的表达式中，字母只表示数值，不带有符号，若是负功，则另在表达式前加“—”。例题3一质量为m的小球，用长为l用心爱心专心的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F

7、作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图4-13，求力F做的功，图4-13精析：球的运动过程是缓慢的，因此任意时刻都可看作为平衡状态，因此，水平力F的大小必须不断增大，既然F为变力，就不能应用W=FScosα求F的功。要考虑用动能定理求解。解析：对小球进行受力分析，可知其受重力、拉力和水平力F，其中轻绳对小球的拉力T时刻与小球运动的方向垂直，因此，对小球做功，根据动能定理：WF-mgl(1-cosθ)=0-0，∴WF=mgl(1-cosθ)，绿色通道：根据运动状态作受力分析，判定各力做功情况（特别是变力还

8、是恒力做功）及初、末速度是解答这类题的关键。请严格遵从前面“重点与剖析”栏中动能定理的运用步骤。图4-14例4、如图4-14所示，一球从高出地面H米处由静止自由落下，忽略空气阻力，落至地面后并深入地下h米处停止，设球质量为m，求球在落入地面以下过程中受到的平均阻力。精析：对球进行受力分析，可知球的运动分两个过程，先自由落地（A→B），只受重力，然后进入地下（B→C）受重力和阻力，根据动