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文檔簡介
1、第7節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理教學(xué)目標(biāo)1. 知識與技能(1)知道動(dòng)能的符號、單位和表達(dá)式,會(huì)用其定義式進(jìn)行計(jì)算。(2)能用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)能定理,會(huì)根據(jù)動(dòng)能定理的表達(dá)式計(jì)算運(yùn)動(dòng)物 體的動(dòng)能,深刻理解動(dòng)能定理的意義。(3)知道動(dòng)能定理的適用范圍(即慣性系和同一參考系)。2. 過程與方法(1)明晰運(yùn)動(dòng)歸納推導(dǎo)方法獲得動(dòng)能定理表達(dá)式的由特殊到一般的推廣和拓展。(2)對比分析動(dòng)力學(xué)和動(dòng)能定理解題,從而領(lǐng)悟運(yùn)用動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性,理解做功過 程的本質(zhì)。(3 )知道并能運(yùn)用動(dòng)能定理計(jì)算變力做功與曲線運(yùn)動(dòng)的情景。3. 情感態(tài)度、價(jià)值觀通過動(dòng)能定理的歸納分析推導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)知識初步探究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、
2、扎實(shí)功底和求實(shí)精神。重點(diǎn):對動(dòng)能中“ v ”的深刻理解(即研究對象相對同一慣性系的速度大?。?。*難點(diǎn):熟練應(yīng)用動(dòng)能定理解決動(dòng)力學(xué)問題。教學(xué)過程設(shè)疑導(dǎo)入翩翩起舞的蝴蝶、飛翔的鳥兒、升空的火箭、盤旋的直升機(jī)、行進(jìn)中的坦克、水中游動(dòng)的鴨鵝、流動(dòng)的空氣等等都具有能量,威力巨大的龍卷風(fēng)、颶風(fēng)可拔起大樹,掀翻車輛;強(qiáng)勁臺(tái)風(fēng)登陸可導(dǎo)致災(zāi)害性暴雨洪水;流動(dòng)的水具有能量, 可推動(dòng)水磨,沖擊水輪機(jī)發(fā)電;高速飛行的一顆子彈具有能量,可射穿一個(gè)固定的大蘋果可見,運(yùn)動(dòng)的物體能夠做功,因而具有能量。這種因運(yùn)動(dòng)而具有的能量大小與哪些因素有關(guān),我們又如何改變或利用這種能量呢?帶著此問題,我們就一起來探究動(dòng)能和動(dòng)能定理這一節(jié)內(nèi)
3、容。一、本節(jié)課目標(biāo)1. 用動(dòng)能式計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)至不同狀態(tài)時(shí)的動(dòng)能。2掌握運(yùn)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題。3. 明確動(dòng)能定理的適用范圍。4. 熟悉動(dòng)能定理解題的規(guī)范程序。5. 對比功和動(dòng)能間的聯(lián)系與區(qū)別,著重體會(huì)狀態(tài)量與過程量的內(nèi)涵。二、分組質(zhì)疑、研討交流前置性作業(yè)1. 一質(zhì)量為m的物體以初速度 w = 0自由落下,當(dāng)下落距離為 h時(shí),速度為V2;2. 初速度為V1,質(zhì)量為m的物體,在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F作用下,發(fā)生一段位移I,速度增至v2 ;3. 初速度為V1,質(zhì)量為m的小車,在粗糙水平面上受到滑動(dòng)摩擦力f的作用,發(fā)生段位移I,速度減小到v2 ;4. 一初速度為vi,質(zhì)量為m的小車,在與運(yùn)動(dòng)方向
4、相同的恒定外力F作用下,沿某一粗糙水平面運(yùn)動(dòng)了一段位移 I,速度變?yōu)関2,此過程中小車受到的摩擦力為f。*說明:應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo),并尋找以上四中物理情景的功和動(dòng)能之間的關(guān)系。(學(xué)生進(jìn)行分組推導(dǎo),教師巡視并對學(xué)生在推導(dǎo)過程中出現(xiàn)的問題及時(shí)予以指導(dǎo)。)隨機(jī)抽取四個(gè)小組的各兩名同學(xué)分別板演公式,并口頭用語言文字較準(zhǔn)確地表述本組的結(jié)論。(教師應(yīng)適時(shí)予以鼓勵(lì))情景1結(jié)論:mgh = gmv;1 2 1 2情景2結(jié)論:Flmv2mw ;2 21 2 12情景 3結(jié)論:-flmv2mv,;12 12情景 4結(jié)論:Ff Imv2m .2 2(學(xué)生舉手,教師讓他們推薦代表回答涉及的共同物理量。)1 2學(xué)生代
5、表:在物理學(xué)中,就用“ 一mv ”這個(gè)物理量來表示物體的動(dòng)能。21 2(1) 公式:Ekmv ;k 2(2)國際單位:焦耳(簡稱“焦”),符號為“ J ”;(3)動(dòng)能特點(diǎn): Ek為標(biāo)量,無負(fù)值,與運(yùn)動(dòng)物體速度方向無關(guān)。 運(yùn)動(dòng)物體的Ek具有相對性,“v”指相對同一慣性系的速度大小。一般,若無特殊 說明,Ek都是相對地面的動(dòng)能。 動(dòng)能是狀態(tài)量(即具有瞬時(shí)性)(預(yù)先布置作業(yè)與思考:應(yīng)用牛頓第二定律,結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,探尋外力做功與動(dòng)能間的定量式。)鼓勵(lì)學(xué)生小組推舉代表板演,并以物理術(shù)語口頭準(zhǔn)確陳述。)(教師學(xué)堂巡視有效指導(dǎo), 教師溫馨提示:構(gòu)建物理情景:-5 -推導(dǎo)依據(jù):由 總=Fl , F
6、= ma, v; -v2 = 2al三式整理化簡后,可得1 1W總=2mv2 -mv2 或WEk末 Ek初 f ;Ek (4)內(nèi)容:合力在一個(gè)過程中對物體所做的總功,等于物體在此過程中動(dòng)能的的變化,這個(gè)結(jié)論叫做 動(dòng)能定理。*注:(師生反思)其實(shí),盡管我們推導(dǎo)W總與.-:Ek間定量關(guān)系時(shí),采用研究物體只在單個(gè)水平恒力F作用下的光滑水平面上移動(dòng)位移 I過程中的情景(不計(jì)空氣阻力的影響),即做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)踐證明,研究對象在多個(gè)外力作用下的任意運(yùn)動(dòng)都成立?。▽W(xué)生分組討論下列問題) 厶Ek 0,說明什么? :Ek,又說明什么?(由小組學(xué)生代表回答)i Ek 0,說明合力對物體做正功,動(dòng)能增加;ii
7、 Ek : 0,說明合力對物體做負(fù)功,動(dòng)能減少。式中W總為合力做的總功,它等于作用在物體上的各個(gè)外力所做功的代數(shù)和。習(xí)題一物體從高出地面 H處自由落下(不計(jì)空氣阻力),落至地面并陷入沙坑 h深度 處,試求物體在沙坑中所受到的 平均阻力 與重力的比值。(教師為學(xué)生留有充分思考時(shí)間,深入學(xué)生間巡視,有效答疑解惑。)(學(xué)生分組積分,討論,充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的激情。)(學(xué)生展示可能的解法)方案一:運(yùn)用牛頓第二定律,結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解;方案二:分段應(yīng)用動(dòng)能定理求解;方案三:全程應(yīng)用動(dòng)能定理求解。(教師:對學(xué)生板演的解題過程,由小組學(xué)生作出題后反思和小結(jié)。)(教師擇機(jī)表揚(yáng),鼓勵(lì)學(xué)生大膽勇敢動(dòng)手演練。)(
8、教師適當(dāng)針對性補(bǔ)充說明,并做精要點(diǎn)評。)(教師針對其中一女學(xué)生板演的作答,師生共同修正完善如下:)解:全程對小鋼球應(yīng)用動(dòng)能定理,有W總譏 Wf阻=mg H h - F阻 h,又知 E0,據(jù)W總工廣:Ek,整理化簡后可得mg注:運(yùn)動(dòng)情景如圖所示。 (師生共同反思和總結(jié))應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟:(1) 確定研究對象(通常是單個(gè)物體)。(2)明晰其運(yùn)動(dòng)過程,既可以是運(yùn)動(dòng)的某段過程,也可以是運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程。(3)準(zhǔn)確分析其受力,知曉各力做功的正負(fù)和零。(4) 找準(zhǔn)對應(yīng)過程的始、末動(dòng)能(或始、末速度大?。?。(5)嚴(yán)格依據(jù)動(dòng)能定理列式,推導(dǎo),求解。(6)對結(jié)果作出評估和必要討論。(教師引導(dǎo)學(xué)生體悟:動(dòng)能定
9、理不涉及加速度a和時(shí)間t,通過學(xué)生的親自演練,讓學(xué)子加深理解并體會(huì)其求解問題的優(yōu)越性!?。ㄐ抡n標(biāo)教科書P73的兩道例題,學(xué)生分組研討,交流。) 針對訓(xùn)練1. 一質(zhì)量為2kg的物體,以4m. s的速度沿光滑水平面向左滑行。從某時(shí)刻起,對其施加一水平向右的力,經(jīng)過一段時(shí)間后,滑塊的速度方向變?yōu)樗较蛴?,大小仍? m. s。試求此段時(shí)間內(nèi)水平力所做的功。課堂小結(jié)本節(jié)我們學(xué)習(xí)了 “動(dòng)能和動(dòng)能定理”,重點(diǎn)是“動(dòng)能定理”,難點(diǎn)是合力做總功等于物體 動(dòng)能的變化,這一點(diǎn)須深刻理解并靈活準(zhǔn)確運(yùn)用?!皠?dòng)能定理”是“功能關(guān)系”的特例,它是初步運(yùn)用能量觀點(diǎn)處理力學(xué)問題的一條重要 規(guī)律。因其不涉及運(yùn)動(dòng)過程的細(xì)枝末節(jié),故應(yīng)用它處理動(dòng)力學(xué)問題往往便捷。作業(yè)強(qiáng)化鞏固1.某人從距地面10m高的平臺(tái)上拋出一質(zhì)量為 0.1kg的小鋼球,落地瞬時(shí)速度大小為x時(shí),15 ms,不計(jì)空氣阻力,試求人對小鋼球所做的功。(取g = 10 m s2)2. 子彈以某一速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊,當(dāng)子彈進(jìn)入木塊中的深度為x木塊相對水平面移動(dòng)的距離為一,試求木塊獲得的動(dòng)能.
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