8.3 动能和动能定理 课件 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第八章 机械能守恒定律 第三节 动能和动能定理 运动是相对的。当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的动能就很大。如果是一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时 700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。 鸟击落飞机 问题：空中飞行的飞机和比赛中的摩托车，谁的动能大呢？ 物体由于运动而具有的能叫动能。 课堂引入 思考：物体的动能与哪些因素有关？ 演示实验 实验探究 动能与物体的质量m和运动的速度v有关，且质量越大，速度越大，动能越大。 课堂引入 我们知道，重力做功对应着重力势能的变化，弹力做功对应着弹性势能的变化。那么，合外力做功与物体的速度变化有什么关系呢？ 橡皮筋 小车 打点计时器 纸带 木板 铁钉 探究方案一 实验原理：小车在橡皮筋作用下弹出，一条橡皮筋做功为W，则采用n条橡皮筋做功为nW.测出小车被弹出后的速度，探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系。 G f阻 FN F F2 F1 问题1：如何求小车的合力？ 探究方案一 平衡摩擦力：把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。此时橡皮筋的拉力就等于小车受到的合力。 问题2：小车运动过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？ 橡皮筋被拉伸到恢复原长的过程中。 问题3：橡皮筋对小车的拉力做的功能否直接测量？ 解决方案：第一次用一条橡皮筋拉小车，做功W；第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样，依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W…… 这就是本实验的精妙之处。 探究方案一 A B C 问题4：小车在木板上做什么性质的运动（平衡摩擦力后）？ 问题5：我们要测量的速度是哪个阶段的速度？ 探究方案一 先做变加速，后匀速。 橡皮筋恢复原长后，小车做匀速直线运动的速度。 A B C 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。 实验步骤 4、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以W 为纵坐标，以v、v2（或其它）为横坐标作图。根据图像确定W 与小车速度变化的关系。 3、用2 条、3 条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。 实验步骤 4W W 2W 3W 5W 数据处理 作W-v图 若为曲线 若为直线，则W与v成正比 作W-v2图 若为曲线 若为直线，则W与v2成正比 …… …… 作W-v3图 …… 数据分析 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 W-v图 为什么图象会通过原点? 数据处理 W-v2图 数据处理 结论：合力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的平方成正比。 1、W的误差来源： （1）橡皮筋的长短、粗细不一，使橡皮筋的拉力与条数不成正比; （2）摩擦力没有被完全抵消，使合力做的功不等于橡皮筋所做的功。 2、v的误差来源： （1）测量误差：由于测量的不准确而产生的偶然误差； （2）阻力误差：由于摩擦阻力而使小车离开橡皮筋后做减速运动，使v的测量产生误差。 误差分析 探究方案二 实验原理：重物通过滑轮牵引小车运动，利用纸带记录测量小车的速度.重物重力当作小车牵引力，改变小车运动距离，改变牵引力做功，从而探究做功与速度的关系. 问题1 ：如何测量小车的速度？ ·· · · · · · · · · 0 1 2 3…… n-1 n n+1 x1 x2 xn+1 xn x3 探究方案二 小车做匀变速直线运动,中间时刻瞬时速度等于该段时间的平均速度. v1=(x1+x2)/(2T ) ，v2=(x2+x3)/(2T )、、、、、 vn=(xn+xn+1)/(2T ) 问题2：如何测量对小车做功的作用力？ 探究方案二 （1）平衡摩擦力 将长木板不带滑轮的一端垫高，使得小车重力沿运动方向的分力与阻力平衡。轻推小车，若在纸带上打出的点迹间的距离相等，说明重力沿长木板向下的分力与阻力平衡。 （2）当小车质量远大于重物质量(M » m)时，细线张力近似等于重物的重力，即此时小车所受的拉力充当小车的合力。 探究方案二 问题3：如何计算小车运动一段位移合力做的功？ 细线张力T=mg，小车位移等于纸带上两计数点的距离x，二者的乘积为合力对小车做的功。由于拉力恒定，W∝x，可以不测量重物的质量