内容正文:
第3章 动能的变化与机械功
3.1 探究动能变化跟做功的关系
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一、分析论证 研究汽车动能的变化过程
二、动能 动能定理
1.动能
(1)定义:物理学中把 mv2叫做物体的动能,用符号Ek表示。
(2)表达式:Ek= mv2,式中v是瞬时速度。
(3)单位:在国际单位制中,动能的单位是焦耳,符号是J。
(4)动能是一个标量。
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2.动能定理
(1)内容:外力对物体所做的功等于物体动能的增量。
(3)物理量的增量是指后一时刻的量值减去前一时刻的量值。
3.恒力做功与物体动能的变化
如果物体受到一个与位移方向相同的恒力F作用,运动位移为s,则W=Fs,动能定理还可以表示为Fs=ΔEk。
4.过程量与状态量
(1)动能是一个状态量。
(2)功是一个过程量。
5.运动员用F=150 N的力将一质量为0.6 kg的篮球以10 m/s的速度投出,篮球打在高3.05 m的篮圈上。求运动员对篮球做的功。
提示:由动能定理得运动员做的功W= mv2=30 J。
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三、实验探究 恒力做功与物体动能变化的关系
1.设计实验(如图所示)
所使用的器材有气垫导轨、滑块、光电门、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等。
2.研究计划
(1)直接验证
逐一比较力对物体所做的功与物体动能增量的大小之间的关系。
(2)用图像验证
根据W= mv2,由实验数据作出W与v2及W与m的关系图像。
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1.正误辨析
(1)动能是矢量,其方向与速度方向相同。 ( )
(2)动能是物体由于运动而具有的能。 ( )
(3)物体的速度发生变化,其动能就一定发生变化。 ( )
(4)做实验时要平衡摩擦力,且改变滑块质量就要重新平衡摩擦力。 ( )
(5)合外力做功不等于零,物体的动能一定变化。 ( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
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2.有两个物体甲、乙,它们在同一直线上运动,两物体的质量均为m,甲物体速度为v,动能为Ek;乙物体速度为-v,动能为Ek',那么( )
A.Ek'=-Ek B.Ek'=Ek
C.Ek'<Ek D.Ek'>Ek
解析:因为动能是标量,故Ek'=Ek。
答案:B
3.起重机钢索吊着质量m=1.0×103 kg的物体,以a=2 m/s2的加速度由静