高一物理外力做功與物體動能變化的關(guān)系(完整版)
【正文】 探究外力做功與動能變化之間的關(guān)系． 2020/12/18 課前自主學(xué)案 一 、 實驗與探究 1． 實驗?zāi)康模禾骄客饬ψ龉εc物體動能變化的關(guān)系 ． 2． 實驗方法：讓物體自由下落 ， 下落過程經(jīng)過 A、 B兩點 ， 測出 A、 B兩點的高度差 hAB和 A、B兩點的速度 vA、 vB， 則重力做的功為 WG＝________. mghAB 2020/12/18 ? 動能變化為 ΔEk＝ _________________ ? 驗證 WG與 ΔEk的關(guān)系 ． ? 3． 實驗器材：鐵架臺 (帶鐵夾 )、 ? __________________、 ________、 重物 、 紙帶 、電源等 ． ? 4． 實驗步驟 ? (1)按圖 4－ 3－ 1把打點計時器安裝在鐵架臺上 ，用導(dǎo)線把打點計時器與電源連接好 ． 12 m v2B －12 m v2A . 電火花打點計時器 刻度尺 2020/12/18 2020/12/18 圖 4－ 3－ 1 2020/12/18 ? (2)把紙帶的一端在重物上用夾子固定好 ， 另一端穿過計時器限位孔 ， 用手捏住紙帶上端提起紙帶使重物?？吭诖螯c計時器附近 ． ? (3)先 ____________， 后 __________， 讓重物自由下落 ． ? (4)重復(fù)幾次 ， 得到 3～ 5條打好點的紙帶 ． ? (5)在打好點的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶 ，在起始點標(biāo)上 0， 以后依次標(biāo)上 1,2,3?? 用刻度尺測出對應(yīng)下落高度 h h h3?? . 接通電源 釋放紙帶 2020/12/18 ? (6)應(yīng)用公式 vn＝ ____________計算各點對應(yīng)的即時速度 v v v3?? . ? (7)計算各點對應(yīng)的重力做的功 _______和動能的增加量 ________， 進行比較 ． (請自行設(shè)計表格進行分析 ) h n ＋ 1－ h n － 12 T mgh 12mv2n 2020/12/18 ? 5．結(jié)論：合力對物體所做的功等于物體動能的變化． ? 6．實驗誤差及注意事項 ? (1)誤差產(chǎn)生原因分析及減小方法 ? 重物和紙帶在下落過程中受到打點計時器和空氣的阻力，比較 W與 ΔEk關(guān)系時， W只計算重力做功，未考慮阻力做功，給實驗帶來誤差． ? 豎直固定打點計時器，適當(dāng)增加重物的質(zhì)量來減小相對誤差． 2020/12/18 ? (2)注意事項 ? ①打點計時器要豎直架穩(wěn)，使兩限位孔在同一豎直線上． ? ②釋放紙帶時，應(yīng)使重物靠近打點計時器． ? ③保持提起的紙帶豎直，先接通電源再松開紙帶． ? ④測量下落高度時，應(yīng)從起點量起，選取的計數(shù)點要離起始點遠些，紙帶不宜過長． 2020/12/18 ? 思考感悟 ? 利用物體自由下落來探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系時，物體的質(zhì)量需不需要測量？為什么？ 提示： 不需要，由于 m gh 和 12 m v 2 中均有 m . 2020/12/18 二、理論分析與論證 1 ．推導(dǎo)： ( 如圖 4 － 3 － 2) 圖 4 － 3 － 2 設(shè)某物 體的質(zhì)量為 m ，在與運動方向相同的恒力 F的作用下，在粗糙的水平面上發(fā)生一段位移 s ，速度由 v1增加到 v2. 由牛頓第二定律得 F － f ＝ ma ， 由運動學(xué)公式： v22－ v21＝ 2 as 得 a ＝v22－ v212 s， 代入上式得 ( F － f )mg ＝2 ＋ 0 . 0 50 .0 5 2 1 0 N ＝ 8 2 0 N .
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