4.3 探究外力做功与物体动能变化探究外力做功与物体动能变化的关系的关系【温故而知新】【温故而知新】【温故而知新】【温故而知新】 做功过程的实质就是能量变化的过程。做功过程的实质就是能量变化的过程。 重力势能的变化是由重力做功引起的；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。弹性势能的变化是由弹力做功引起的。 那么：那么：那么：那么： 物体动能的变化是由什么力做功引起的？物体动能的变化是由什么力做功引起的？ 动能的变化在数值上是否也等于某个力做的功？动能的变化在数值上是否也等于某个力做的功？h h【探究目标】【探究目标】【探究目标】【探究目标】 外力做功与物体动能变化的关系外力做功与物体动能变化的关系外力做功与物体动能变化的关系外力做功与物体动能变化的关系【实验方法】【实验方法】【实验方法】【实验方法】 测测定定做做自自由由落落体体运运动动的的物物体体在在下下落落h h时时的的速速度度v v，通通过过比比较较重重力力做做功功WWG G和和此此时时的的动动能能E EK K得得出出外外力力做做功功与与物物体体动能变化的关系。动能变化的关系。【实验要点】【实验要点】【实验要点】【实验要点】 瞬时速度的计算：瞬时速度的计算：一一一一. .探究与思考探究与思考探究与思考探究与思考【实验数据记录与分析】【实验数据记录与分析】【实验数据记录与分析】【实验数据记录与分析】【实验结论】【实验结论】【实验结论】【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。在实验误差范围内，外力做的功等于物体动能的改变。即：即：【实验误差分析】【实验误差分析】【实验误差分析】【实验误差分析】 造成本实验误差的主要原因造成本实验误差的主要原因摩擦力摩擦力【实验思考】【实验思考】【实验思考】【实验思考】你是否可以设计出其他实验方法？你是否可以设计出其他实验方法？【提示】【提示】【提示】【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。只要设计出一种简单的直线运动，即可推出同样的结论。【理论分析与论证】【理论分析与论证】【理论分析与论证】【理论分析与论证】 质量为质量为m的物体，在一恒定拉力的物体，在一恒定拉力F的作用下，以速度的作用下，以速度v1开始沿水平面运动，经位移开始沿水平面运动，经位移s后速度增加到后速度增加到v2，已知物体与，已知物体与水平面之间的摩擦力恒为水平面之间的摩擦力恒为f，试导出外力做功与物体动能变，试导出外力做功与物体动能变化的关系。化的关系。即：即：W外外=EK2EK1=EK二二二二. .动能定理动能定理动能定理动能定理合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。 即：即：WW外外外外= =E EK K2 2E EK K1 1= =E EK K【说明】【说明】【说明】【说明】1.合外力的功等于各外力的功之和；合外力的功等于各外力的功之和；2.动动能能定定理理反反映映了了力力对对空空间间累累积积的的效效果果，揭揭示示了了物物体体动动能能变变化的原因是外力的功。化的原因是外力的功。3.动动能能定定理理的的特特点点是是不不追追究究全全过过程程中中的的运运动动性性质质和和状状态态变变化化细细节节，对对于于求求解解变变力力、曲曲线线运运动动中中的的功功以以及及复复杂杂过过程程中中的的功能转化，动能定理都提供了方便。功能转化，动能定理都提供了方便。4.动动能能定定理理建建立立了了过过程程量量与与状状态态量量之之间间的的关关系系，为为物物理理问问题题的研究提供了方法。的研究提供了方法。【例题】【例题】【例题】【例题】质量为质量为m的物体在水平恒力的作用下，由静止开始的物体在水平恒力的作用下，由静止开始前进前进s1后撤去力后撤去力F，物体与水平面间的摩擦力恒为，物体与水平面间的摩擦力恒为f，求物体，求物体从开始运动到最终停止共发生了多大的位移？从开始运动到最终停止共发生了多大的位移？【解法一】【解法一】【解法一】【解法一】牛顿第二定律牛顿第二定律+运动学公式运动学公式【解法二】【解法二】【解法二】【解法二】分段应用动能定理分段应用动能定理【解法三】【解法三】【解法三】【解法三】整体应用动能定理整体应用动能定理【答案】【答案】【答案】【答案】【应用动能定理解题的一般步骤】【应用动能定理解题的一般步骤】【应用动能定理解题的一般步骤】【应用动能定理解题的一般步骤】 1.确定研究对象，明确它的运动过程；确定研究对象，明确它的运动过程； 2.分析物体在运动过程中的受力情况，明确各个分析物体在运动过程中的受力情况，明确各个力是否做功，是正功还是负功；力是否做功，是正功还是负功； 3.明确起始（明确起始（初初初初）状态和终了（）状态和终了（末末末末）状态的动能）状态的动能（可分段、亦可对整个运动过程）（可分段、亦可对整个运动过程） 4.根据动能定理布列方程：根据动能定理布列方程：【例例例例题题题题】汽汽车车以以速速度度v=10m/s在在水水平平路路面面上上行行驶驶，车车与与路路面面的的摩摩擦擦因因数数为为0.4，问问汽汽车车刹刹车车后后汽汽车车还还能能运运动动多多远远？（g=10m/s2)【答案】【答案】【答案】【答案】12.512.5mm【解法一】【解法一】【解法一】【解法一】牛顿第二定律牛顿第二定律+运动学公式运动学公式【解法二】【解法二】【解法二】【解法二】应用动能定理应用动能定理【例例例例题题题题】质质量量为为m=5kg的的小小球球，从从高高H=5m的的位位置置自自静静止止落落下下，掉掉入入沙沙中中并并陷陷入入h=0.25m，求求小小球球在在沙沙中中所所受受到到沙沙子子的的平均阻力？（平均阻力？（g=10m/s2)【方法一方法一方法一方法一 】分过程进行分过程进行【方法二】【方法二】【方法二】【方法二】设球在沙中受到的阻力为设球在沙中受到的阻力为f， 对整个过程应用动能定理有：对整个过程应用动能定理有：【例例例例题题题题】从从高高为为h处处水水平平抛抛出出一一个个质质量量为为m的的小小球球，落落地地点点与抛出点水平距离为与抛出点水平距离为s，求抛球时人对小球做的功。，求抛球时人对小球做的功。【答案【答案【答案【答案 】