高中物理探究动能变化跟功的关系知识探讨 沪科版 必修2

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1、探究动能变化跟功的关系-知识探讨合作与讨论1.通过初中的学习，我们知道动能指的是物体由于运动而具有的能量，其表达式为Ek=，那么，动能是矢量还是标量呢？我们如何计算一个物体动能的变化量呢？(1)一个运动员骑着自行车绕圆形的赛道，以大小不变的速度行驶，那么，在运动的过程中，运动员的速度变不变？他和自行车的动能变不变呢？(2)一质量为2kg的物体以大小为4m/s的速度沿水平地面向东做匀减速运动，经过一段时间后其速度方向变为向西，且大小也为4m/s，则此过程中物体的速度大小变化量为多大？物体的动能变化量又为多大呢？(3)一个小孩以大小为4m/s

2、的初速度，水平地把一个质量为0.2kg的沙包抛出，经过0.3s沙包落地，你能求出沙包落地时的动能吗？2.一个物体的动能Ek=mv2与物体的速率对应，要改变物体的动能必须改变物体的速率.而改变物体的速率必须使物体受到力的作用，力才是改变物体运动状态的原因.那么，物体动能的改变与物体的受力有什么关系呢？是不是物体受到不为零的合外力的作用，物体的动能就发生变化呢？(1)一辆汽车在水平路面上由静止启动，速度逐渐变大的过程中，它的动能如何变化啊？你能分析一下，汽车动能变化的原因吗？(2)在水平地面上用一根长为L的轻质细线系一质量为m的小球，使小球在

3、光滑水平面内以速度v做匀速圆周运动，那么在转动过程中，小球受到的合外力为零吗？小球的动能变化吗？为什么？3.在初中的时候，我们学习了功的概念，知道功的大小等于力与物体在力的方向上走过的路程的乘积，即W=F·s，而在高中阶段我们用位移代替路程来计算力对物体所做的功.那么，你能计算一个力对物体做的功吗？(1)一质量为m=5kg的物体在一大小为F=10N的拉力作用下，在光滑水平地面上由静止开始前进了5m，那么物体在运动过程中受几个力的作用？它们做的功分别为多大？你能分析一下吗？(2)起重机的钓钩下挂着质量为m的木箱，如果木箱以加速度a匀减速下降

4、的高度为h，那么起重机的钢索拉力对木箱做的功是多大呢？(3)上面两个例子中的力对物体做的功有什么不同吗？力对物体做功后，物体的动能如何变化呢？4.要改变物体的动能必须对物体做功，且合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，这就是动能定理.那么怎样计算合外力对物体做的功呢？又如何根据动能定理分析问题呢？(1)假设有一辆质量为m的汽车，在不变的牵引力F作用下行驶，速度由v1增加到v2，相应的行驶距离为s.那么在此过程中牵引力做的功与物体动能的增加量之间存在什么样的关系呢？试一试能不能推导出来.(2)一个物体在三个力的作用下运动，经过一段时间，三

5、个力对物体做的功分别为18J、－12J、4J，那么外力对物体做的总功是多少？物体的动能增加了多少呢？我的思路：1.(1)速度是矢量，既有大小又有方向，运动员沿着圆形轨道运动时，虽然速度的大小不变化，但方向变化，所以速度变化；动能是标量，速度的大小不变化，则动能不变化.(2)物体的速度变化量为8m/s，方向向西，动能变化为零.(3)沙包抛出后做平抛运动，落地时其竖直方向的速度v1=gt=3m/s，所以沙包落地时其速度的大小为v==5m/s,沙包落地时的动能为Ek=mv2=2.5J.2.(1)汽车的动能不断增大，原因是合外力对汽车做了正功.(

6、2)小球转动过程中，其速度方向不断变化，所受的合外力不为零，但是合外力对物体做功为零，所以小球的动能不变化.3.(1)物体在运动过程中受到重力、支持力、水平拉力三个力的作用，其中重力和支持力与物体的运动方向垂直，对物体做功为零，水平拉力对物体做的功为W=Fs=50J.(2)对物体受力分析，易得钢索中的拉力大小为m(g+a)，所以物体下降h高度的过程中，钢索中拉力对物体做的功为W=－m(g+a)h.(3)上述两个实例中，第一个水平拉力提供物体运动的动力，对物体做正功，物体的动能增加；第二个实例中，钢索中的拉力提供物体运动的阻力，对物体做负功

7、，物体的动能减少.4.(1)对物体受力分析,由牛顿第二定律得F=ma由匀变速运动规律s=(v22－v12)/2a两式联立，移项并整理得Fs=mv22－mv12,等号左侧表示合外力对物体做的功，等号右侧表示物体动能的变化量，即合外力对物体做的功等于物体动能的变化量.(2)由于功是标量，所以三个力对物体做的总功为10J，物体动能的变化量为10J.知识总结通过本节的学习，要求学生:1.理解动能的物理意义及特点：(1)动能是由于物体运动而具有的能量；(2)动能是标量.动能变化时物体的速率一定变化，但速度变化时物体的动能不一定变化；(3)动能是一个

8、状态量，对应一个时刻.2.理解正、负功的物理意义，掌握总功的求法.(1)正、负功的区别在于是动力还是阻力做功，即力对物体做的功是增加了物体的动能还是减少了物体的动能.正、负功中的正负号既不表示