高中物理学业水平测试课件专题十二动能定理及实验

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1、主题内容要求功与能动能、动能定理及其应用重力做功与重力势能ⅡⅡ实验与探究实验五:探究动能定理Ⅰ一、动能1.动能:物体由于运动而具有的能,叫动能.其表达式为:Ek=mv2.2.对动能的理解(1)动能是一个状态量,它与物体的运动状态相对应.动能是标量.它只有大小,没有方向,而且物体的动能总是大于或等于零,不会出现负值.(2)动能是相对的,它与参照物的选取密切相关.如行驶中的汽车上的物品,对汽车上的乘客,物品动能是零;但对路边的行人,物品的动能就不为零.一般选地面为参考系分析.二、重力势能1.重力势能:地球上的物体具有跟它的高度有关的能叫重力势能,是物体和地球共有

2、的.表达式:Ep=mgh,重力势能的大小与零势能面的选取有关.2.对重力势能的理解(1)重力势能是物体和地球这一系统共同所有,单独一个物体谈不上具有重力势能.即:如果没有地球,物体谈不上有重力势能.平时说物体具有多少重力势能,是一种习惯上的简称.重力势能是相对的,它随参考点的选择不同而不同,要说明物体具有多少重力势能,首先要指明参考点(即零势能点).(2)重力势能是标量,它没有方向.但是重力势能有正、负.此处正、负不是表示方向,而是表示比零点的能量状态高还是低.势能大于零表示比零点的能量状态高,势能小于零表示比零点的能量状态低.零点的选择不同虽对势能值表述不

3、同,但对物理过程没有影响.即势能是相对的,势能的变化是绝对的,势能的变化与零点的选择无关.(3)重力做功与重力势能①重力做功与路径无关,由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定,即:WG=mgΔh.②重力做正功,物体高度下降,重力势能降低;重力做负功,物体高度上升,重力势能升高.③重力做的功等于重力势能增量的负值,即WG=-ΔEp=-(mgh2-mgh1).三、动能定理1.动能定理的表述合外力做的功等于物体动能的变化量.(这里的合外力指物体受到的所有外力的合力,包括重力).表达式为说明:动能定理也可以表述为:外力对物体做的总功等于物体动能的变化

4、.实际应用时,后一种表述比较好操作.不必求合力,特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下,只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来,就可以得到总功.①当W合>0时,Ek2>Ek1,动能增大;②当W合<0时,Ek2

5、程求解.四、实验:探究恒力做功与物体动能变化的关系1.实验目的用打点计时器探究外力(重力)对物体所做的功与物体动能的变化关系.2.实验器材铁架台(带铁夹)、打点计时器、直尺、重物、纸带、复写纸片、导线、学生电源.3.实验步骤将打点计时器竖直稳定地固定在铁架台支架上,使限位孔伸出桌面外,将夹有重锤的纸带从下向上穿过限位孔,一只手提住纸带的上端,使纸带竖直,重锤紧靠在下边的限位孔处,先开启电源使打点计时器工作,然后放手使纸带在重锤的带动下自由下落,结果打点计时器在纸带上打下一系列点,利用打了点的纸带来计算重力所做的功WG与动能变化量ΔEk的定量关系.4.数据处理

6、如何计算重力所做的功WG和动能的变化量ΔEk?在纸带上取两个合适的点(如下图中纸带上的B点和E点),用刻度尺测出这两点间的距离sBE,根据功的定义可知:WG=mgsBE,采用求平均速度的方法求出打点计时器打B、E两点时,重锤的速度vB和vE,再根据动能的计算式Ek=mv2计算打B、E两点时的动能及其动能的差值ΔEk.5.实验结论重力所做的功WG与物体动能的改变量ΔEk在误差允许的范围内是相等的.结论的推广:合外力对物体所做的功等于物体动能的增量,即:W合=ΔEk=Ek2-Ek1,这就是动能定理.(单选Ⅱ)关于动能和速度,下列说法正确的是()A.物体的速度发生

7、变化,动能一定发生变化B.物体的速度发生变化,动能可能不变C.物体的动能不变,速度一定不变D.物体的动能发生变化,速度可能不变解析:物体的速度方向变化而大小不变,则动能不变,A选项错误,B选项正确;物体的动能不变只能得到物体的速度大小不变,但是速度可能方向在变,如匀速圆周运动,C选项错误;物体动能变化则物体的速度大小一定改变,D选项错误.答案:B点评:物体的速度变化包括大小变化、方向变化以及大小和方向都变化,只有速度大小变化才会引起物体动能的变化.这是由速度的矢量性和动能的标量性决定的.(单选Ⅱ)(2010年广东学业水平测试)水平地面上,一运动物体在10N摩

8、擦力的作用下,前进5m后停止,在这一过程中物体的动能

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