第三节 探究外力做功与物体动能变化的关系 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道外力对物体做功可以改变物体的动能． 2．理解动能定理，知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算．(重点) 3．会用实验方法来探究物理定理或规律．(难点) 4．理解动能定理的推导过程． 5．会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的一般步骤．(重点、难点) 〈一〉探究外力做功与动能的变化(实验) 一、实验目的 研究外力做功与物体动能的变化关系． 二、实验方法 让物体自由下落，下落过程经过A、B两点，测出A、B两点的高度差hAB和A、B两点的速度vA、vB，则重力做的功为WG＝mghAB. 动能变化 ΔEk＝mv－mv. 验证WG与ΔEk关系． 三、实验器材 电火花打点计时器、纸带、重物、铁架台、钩码、夹子、刻度尺. 一、实验步骤 (1)按图4-3-1把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好． 图4-3-1 (2)把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近． (3)接通电源后松开纸带，让重物自由下落． (4)重复几次，得到3～5条打好点的纸带． 二、数据处理 (1)在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后依次标上1、2、3…用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3… (2)应用公式vn＝计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3… (3)计算某两点间重力做的功WG和对应的动能的增加量ΔEk，进行比较．(请自行设计表格进行分析) (4)计算某两点间重力做的功WG和对应的动能的增加量ΔEk，将结果填入表格中，进行比较，得出结论． 下落高度h(m) 瞬时速度v(m/s) 重力做的 功WG 动能增加 量ΔEk WG与ΔEk的关系 (5)结论 在物体自由下落过程中，重力对物体做的功等于物体动能的增加量． 三、误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 用刻度尺测量长度 舍去前面密集的点，测后面的点到第一个点的距离 系统误差 重力下落过程中受阻力作用 多次测量取平均值，尽可能减小纸带受到摩擦阻力和空气阻力的影响 四、注意事项 (1)应选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响． (2)打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔的中线要严格竖直，以减小纸带所受的摩擦力． (3)释放前将纸带拉至竖直且保证不与限位孔接触以减小纸带与限位孔间的摩擦． (4)实验时必须是先接通电源，打点计时器正常工作后再放开纸带让重物下落． (5)选用纸带时应选点迹清晰，且第一个点和第二个点间的距离接近2 mm的纸带． (6)由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，所以动能的增加量ΔEk必定略小于重力做的功WG，只要在实验误差允许范围内，两者近似相等即可． 在探究外力做功与物体动能变化的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，查得当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，测得所用重物的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图4-3-2所示，开始下落的点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别是62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力做的功为_____J，动能的增加量等于_____J(取两位有效数字)．结论是：在误差允许的范围内，_____ _____： 图4-3-2 【解析】 依据纸带上的信息读出下落的高度，重力做的功由公式WG＝mgh求出，动能的增加量由ΔEk＝mv、vC＝联立求出．根据实验原理直接进行计算，T＝ s＝0.02 s 所以由O点到C点，重力做的功为： WG＝mgh＝1.00×9.80×77.76×10－2 J≈7.6 J 打下C点时纸带(即物体)的瞬时速度： vC＝＝ m/s＝3.887 5 m/s 即动能的增加量为：ΔEk＝mv2＝×1.00×3.887 52 J≈7.6 J. 【答案】 7.6 7.6 重力所做的功等于物体动能的增加 某探究学习 ... ...
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