3.1探究动能变化跟做功的关系
[学习目标]1.理解动能的概念，会根据动能的表达式计算物体的动能.2.能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义.3.能应用动能定理解决简单的问题.4.掌握探究恒力做功与物体动能变化的实验方法．
一、动能、动能定理
1．动能
(1)定义：物理学中把____________叫做物体的动能．
(2)表达式：Ek＝____________.
①表达式中的速度是瞬时速度．
②动能是________(填“标量”或“矢量”)，是__________(填“过程”或“状态”)量．
(3)单位：动能的国际单位是______，简称____，用符号J表示．
2．动能定理
(1)内容：外力对物体所做的功等于物体动能的__________．
(2)表达式：W＝________.
(3)说明：ΔEk＝Ek2－Ek1.Ek2为物体的____________，Ek1为物体的____________．
二、恒力做功与物体动能变化的关系
1．设计实验(如图1)：
图1
所使用的器材有：气垫导轨、滑块、_______、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等．
2．制定计划：
(1)直接验证：逐一比较力对物体所做的功与物体动能________的大小之间的关系．
(2)用图像验证：根据W＝eq\f(1,2)mv2，由实验数据作出________及________的关系图像．
[即学即用]
1．判断下列说法的正误．
(1)物体的动能大小与物体的质量成正比，与物体的速度成正比．()
(2)物体动能具有方向，与速度方向相同．()
(3)合外力对物体做的功等于物体的末动能．()
(4)合力对物体做正功，物体的动能可能减小．()
(5)一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化．()
2．一个质量为0.1kg的球在光滑水平面上以5m/s的速度匀速运动，与竖直墙壁碰撞以后以原速率被弹回，若以初速度方向为正方向，则小球碰墙前后速度的变化为________，动能的变化为________．
一、对动能和动能定理的理解
[导学探究]
1．一质量为m的物体在光滑的水平面上，在水平拉力F作用下运动，速度由v1增加到v2的过程通过的位移为s，则v1、v2、F、s的关系是怎样的？
2．从推导结果知，水平力F的功等于什么量的变化？这个量与物体的什么因素有关？
[知识深化]
1．对动能Ek＝eq\f(1,2)mv2的理解
(1)动能是标量，没有负值，与物体的速度方向无关．
(2)动能是状态量，具有瞬时性，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应．
(3)动能具有相对性，选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系．
(4)物体动能的变化量是末动能与初动能之差，即ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，若ΔEk0，则表示物体的动能增加，若ΔEk0，则表示物体的动能减少．
2．对动能定理W＝ΔEk的理解
(1)动能定理的实质
①动能定理揭示了合外力对物体做功与物体动能的变化之间的定量关系和因果联系，合外力做功是因，动能变化是果．动能的改变可由合外力做的功来度量．
②合外力对物体做了多少功，物体的动能就变化多少．合外力做正功，物体的动能增加；合外力做负功，物体的动能减少．
(2)动能定理的适用范围：动能定理是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，对于外力是变力、物体做曲线运动、物体经历多过程的情况同样适用．
例1下列关于动能的说法正确的是()
A．两个物体中，速度大的动能也大
B．某物体的速度加倍，它的动能也加倍
C．做匀速圆周运动的物体动能保持不变
D．某物体的动能保持不变，则速度一定不变
例2在光滑水平面上，质量为2kg的物体以2m/s的速度向东运动，若对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是()
A．16J B．8J
C．－4J D．0
二、实验探究：恒力做功与物体动能变化的关系
[导学探究]观察分别用如图2甲、乙两套实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系，思考下面问题：
图2
以上两套实验操作有何不同之处？
[知识深化]
1．探究思路
探究恒力做功与物体动能变化的关系，需要测量不同的力在不同的过程中做的功和对应的物体动能的变化量，这就需要测出物体的受力、力作用的距离和这段距离上物体的初、末速度以及物体的质量等物理量，其中比较难测量的是物体在各个位置的速度，可借助光电门较准确地测出，也可借助纸带和打点计时器来测量．
2．实验设计
用气垫导轨进行探究
装置如图2乙所示，所使用的器材有气垫导轨、滑块、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等．