高一物理教课件：第三节 第1课时《实验：探究动能定理》（粤教版必修2）

欢迎进入物理课堂 第三节探究外力做功与物体动能变化的关系第1课时实验 探究动能定理 1 会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度 2 通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系 体验知识的探究过程和物理学的研究方法 做功过程的实质是能量变化 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 物体动能的变化在数值上是否也等于某个力做的功 知识回顾 我们先观察一下蒸汽机车是如何启动 如何增加动能的 汽车制动 动能减少 归纳结论 合外力对物体做正功 物体动能 合外力对物体做负功 物体动能 合外力对物体所做的功与物体在这一过程中动能的变化的定量关系是怎样的呢 增加 减少 那么 1 实验目的探究外力做功与物体动能变化的定量关系 一实验与探究 2 实验器材 3 实验装置 4 实验方案 根据物体自由下落的过程中 重力对物体做功 物体动能增加 让重锤带着纸带下落 利用打点计时器记录它的运动情况 分析纸带上点迹的分布 计算出纸带上某两点的瞬时速度及对应的动能 比较重力做功WG和动能变化 EK的关系 讨论与交流 如何求出物体的瞬时速度 瞬时速度的计算 5 实验步骤及注意事项 1 把电火花打点计时器安装在铁架台上 竖直架稳 连接好电源 2 把纸带一端固定在重锤上 另一端穿过打点计时器的限位孔 用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近 使纸带能顺利通过限位孔 3 接通电源 松开纸带 让重锤自由下落 4 重复3次 挑选点迹清晰的纸带 从起始点开始依次标上0 1 2 3 并以此测出各点到0点的距离 h01 h02 h03 h04 h05 二数据处理 选择下落过程中的A B两点 计算出两点的高度差hAB和A B两点的瞬时速度VA VB 重力做功 WG mg h 动能的变化 比较WG与 EK的大小 三实验结论与分析 1 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 2 实验误差分析造成本实验误差的主要原因 摩擦力 探讨与交流 你能否想到其他的实验方法 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 参考实验视频 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 试求出外力做功与物体动能变化的关系 四理论分析与论证 即 W外 Ek2 Ek1 EK 1 本节是一个探究性实验 探究的目的是 A 探究力与物体运动速度的关系B 探究力与物体运动加速度的关系C 探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D 探究力对物体做的功与物体速度变化的关系 D 2 根据实验结论 下面关于运动物体所受合外力做功和物体动能变化的关系正确的是 A 如果物体所受合外力为零 则合外力对物体做的功一定为零B 如果合外力对物体所做的功为零 则合外力一定为零C 如果物体在合外力作用下做变速运动 则物体动能一定发生变化D 如果物体的动能不变 则物体所受合外力一定为零 解析 如果合外力做的功为零 但合外力不一定为零 可能物体的合外力和运动方向垂直而不做功 B选项错 物体做变速运动可能是速度方向变化而速度大小不变 所以 做变速运动的物体 动能可能不变 C选项错 物体动能不变 只能说明合外力不做功 但合外力不一定为零 D选项错 答案 A 3 质量为m的物体 受到水平拉力F作用 在粗糙水平面上运动 下列说法正确的是 A 如果物体做加速运动 则拉力F一定对物体做正功B 如果物体做减速运动 则拉力F一定对物体做正功C 如果物体做减速运动 则拉力F可能对物体做正功D 如果物体做匀速运动 则拉力F一定对物体做正功 ACD 4 科学规律的发现离不开科学探究 而科学探究可以分为理论探究和实验探究 下面我们用实验探究恒力做功和物体动能变化之间的关系 1 某同学的实验设计方案如图所示 该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力 为此 实验时在安装正确 操作规范的前提下 已平衡摩擦力 还需要满足的条件是 钩码的质量远小于小车的总质量 2 如图所示是某次实验中得到的一条纸带 其中A B C D E F是该同学确定的计数点 相邻计数点间的时间间隔为T 距离如图所示 则打C点时小车的速度为 要验证合外力做的功与物体动能变化间的关系 除位移 速度外 还要测出的物理量有 钩码的质量 和小车的总质量 1 实验目的探究外力做功与物体动能变化的定量关系 在实验误差范围内 外力做的功等于物体动能的改变 2 实验结论 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全