物理《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教案(新人教版必修2)

1、7.7動(dòng)能和動(dòng)能定理教案課 題§7.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理課 型新授課（ 2 課時(shí)）知識(shí)與技能教1使學(xué)生進(jìn)一步理解動(dòng)能的概念，掌握動(dòng)能的計(jì)算式2結(jié)合教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行探索研究和科學(xué)思維能力的訓(xùn)練3理解動(dòng)能定理的確切含義，應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問(wèn)題學(xué)過(guò)程與方法1運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式目2理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)習(xí)運(yùn)用動(dòng)能定理分析解決問(wèn)題的方法情感、態(tài)度與價(jià)值觀標(biāo)通過(guò)動(dòng)能定理的演繹推導(dǎo)感受成功的喜悅，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣教學(xué)教學(xué)重點(diǎn)重動(dòng)能定理及其應(yīng)用點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)、對(duì)動(dòng)能定理的理解和應(yīng)用難點(diǎn)教學(xué)方探究、講授、討論、練習(xí)法教學(xué)教具準(zhǔn)備手多媒體、導(dǎo)軌、物塊(或小球兩個(gè) )段- 1 -教學(xué)活動(dòng)學(xué)

2、生活動(dòng)新課導(dǎo)入 師：在前幾節(jié)我們學(xué)過(guò)，當(dāng)力對(duì)一個(gè)物體做功的時(shí)候一定對(duì)應(yīng)于某種能量形式的變化，例如重力做功對(duì)應(yīng)于重力勢(shì)能的變化，彈簧彈力做功對(duì)應(yīng)于彈簧彈性勢(shì)能的變化，本節(jié)來(lái)探究尋找動(dòng)能的表達(dá)式在本章“1追尋守恒量”中，已經(jīng)知道物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能，大家先猜想一下動(dòng)能與什么因素有關(guān)?生：應(yīng)該與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)我們現(xiàn)在通過(guò)實(shí)驗(yàn)粗略驗(yàn)證一下物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有什么樣的關(guān)系(實(shí)驗(yàn)演示或舉例說(shuō)明)讓滑塊 A 從光滑的導(dǎo)軌上滑下，與靜止的木塊月相碰，推動(dòng)木塊做功師：讓同一滑塊從不同的高度滑下，可以看到什么現(xiàn)象?生：讓同一滑塊從不同的高度滑下，可以看到：高度大時(shí)滑塊把木塊推得遠(yuǎn)，對(duì)木塊

3、做的功多師：說(shuō)明什么問(wèn)題?生：高度越大，滑到底端時(shí)速度越大，在質(zhì)量相同的情況下，速度越大，對(duì)外做功的本領(lǐng)越強(qiáng)，說(shuō)明物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量越多師：讓質(zhì)量不同的木塊從同一高度滑下，可以看到什么現(xiàn)象?生：讓質(zhì)量不同的木塊從同一高度滑下， 可以看到： 質(zhì)量大的滑塊把木塊推得遠(yuǎn)，對(duì)木塊做的功多師：說(shuō)明什么問(wèn)題?生：相同的高度滑下，具有的末速度是相同的，之所以對(duì)外做功的本領(lǐng)不同，是因?yàn)槲矬w的質(zhì)量不同，在速度相同的情況下，質(zhì)量越大，物體對(duì)外做功的能力越強(qiáng)，也就是說(shuō)物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量越多師：那么把這個(gè)問(wèn)題總結(jié)一下，得出的結(jié)論是什么呢?新課教學(xué) 實(shí)驗(yàn)探究 影響小球動(dòng)能大小的因素有哪些?準(zhǔn)備三個(gè)小球，其中

4、兩個(gè)質(zhì)量相同，第三個(gè)質(zhì)量大一些讓學(xué)生回顧初中的實(shí)驗(yàn)。一、動(dòng)能的表達(dá)式生 (回答剛才的問(wèn)題，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論)：物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就越大師：那么動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量的關(guān)系呢?我們來(lái)看這樣一個(gè)問(wèn)題(投影展示課本例題，學(xué)生討論解決問(wèn)題，獨(dú)立完成推導(dǎo)過(guò)程)設(shè)物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F 的作用下發(fā)生一段位移L，速度由 V l 增大到 V2，如圖 57 2 所示試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，推導(dǎo)出力 F 對(duì)物體做功的表達(dá)式(投影展示學(xué)生的推導(dǎo)過(guò)程，讓學(xué)生獨(dú)立完成推導(dǎo)過(guò)程)- 2 -師：剛才這位同學(xué)推導(dǎo)得很好，最好是在推導(dǎo)過(guò)程中加上必要的文字說(shuō)明，這樣就更完美了

5、這個(gè)結(jié)論說(shuō)明了什么問(wèn)題呢?生：從 W= 1 mv221 mv12 這個(gè)式子可以看出， “1mv2 ”很可能是一個(gè)具有特222定意義的物理量， 因?yàn)檫@個(gè)物理量在過(guò)程終了時(shí)和過(guò)程開(kāi)始時(shí)的差，正好等于力對(duì)物體做的功，所以“1 mv 2 ”就應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)式2師 (鼓勵(lì) ) ：這位同學(xué)總結(jié)得非常好，我們都要向他學(xué)習(xí)，我們?cè)谏弦还?jié)課的實(shí)驗(yàn)探究中已經(jīng)表明，力對(duì)初速度為零的物體所做的功與物體速度的平方成正比，這也印證了我們的想法。所以動(dòng)能應(yīng)該怎樣定義呢?生 ： 在 物 理 學(xué) 中 就 用 1 mv 2 這 個(gè) 物 理 量 表 示 物 體 的 動(dòng) 能 ， 用 符 號(hào) E k 表2示 ,E k= 1

6、 mv 2 2師：動(dòng)能是矢量還是標(biāo)量?生：動(dòng)能和所有的能量一樣，是標(biāo)量師：國(guó)際單位制中，動(dòng)能的單位是什么?生：動(dòng)能的單位和所有能量的單位一樣，是焦耳，符號(hào)J師：1970 年我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星， 質(zhì)量為 173 kg，運(yùn)動(dòng)速度為 72 km s，它的動(dòng)能是多大 ?生：根據(jù)計(jì)算可以得到我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星正常運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)能是94 48X10 J師：為了比較，我們?cè)倏催@樣一個(gè)例子；質(zhì)量為50 kg、運(yùn)動(dòng)速度為8m s 的同學(xué)在跑步中的動(dòng)能是多少?生：通過(guò)計(jì)算我們可以知道這位同學(xué)具有的動(dòng)能是1 6X10 3 J師：如果這些能量全部轉(zhuǎn)化為電能，能夠使100W 的燈正常工作多長(zhǎng)時(shí)間?生：可以

7、使100W 的電燈正常工作16s師：我們知道， 重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能都與相對(duì)位置有關(guān)，那么動(dòng)能有沒(méi)有相對(duì)性呢 ?生：動(dòng)能也應(yīng)該有相對(duì)性，它與參考系的選取有關(guān)。師：以后再研究這個(gè)問(wèn)題時(shí)，如果不加以特別的說(shuō)明，都是以地面為參考系來(lái)研究問(wèn)題的大家再看這樣一個(gè)例子：父親和兒子一起溜冰，父親的質(zhì)量是60 kg ，運(yùn)動(dòng)速度為 5 m s，兒子的質(zhì)量是 30 kg，運(yùn)動(dòng)速度為 8m s，試問(wèn)父親和兒子誰(shuí)具有的動(dòng)能大 ?生 1：當(dāng)然是父親的動(dòng)能大了師：你是怎樣得出這個(gè)結(jié)論的呢 ? 生 l：質(zhì)量大動(dòng)能就大生 2：根據(jù)計(jì)算，兒子的動(dòng)能要大于父親的動(dòng)能師 (語(yǔ)重心長(zhǎng) )：我們計(jì)算問(wèn)題一定不要想當(dāng)然，這樣很容易出

8、現(xiàn)錯(cuò)誤，一定要有根據(jù)，分析問(wèn)題要全面課堂訓(xùn)練 1質(zhì)量一定的物體()A. 速度發(fā)生變化時(shí)， 其動(dòng)能一定變化B.速度發(fā)生變化時(shí)，其動(dòng)能不一定變化C.速度不變時(shí)其動(dòng)能一定不變D.動(dòng)能不變時(shí)，其速度一定不變- 3 -2下列幾種情況中，甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的是()A 甲的速度是乙的2 倍，乙的質(zhì)量是甲的2 倍B甲的質(zhì)量是乙的2 倍，乙的速度是甲的2 倍C甲的質(zhì)量是乙的4 倍，乙的速度是甲的2 倍D質(zhì)量相同，速度大小也相同，但甲向東運(yùn)動(dòng)，乙向西運(yùn)動(dòng)參考答案1 BC2 CD二 動(dòng)能定理師：有了動(dòng)能的表達(dá)式后，前面我們推出的 W 1 mv221 mv12,就可以寫(xiě)成 W22 E k2 E k1=1 mv 2

9、 ，其中 Ek2表示一個(gè)過(guò)程的末動(dòng)能1 mv22 ，E k1 表示一個(gè)過(guò)程的初動(dòng)能 122mv122師：上式表明什么問(wèn)題呢?請(qǐng)你用文字?jǐn)⑹鲆幌律毫υ谝粋€(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化師：這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理師：如果物體受到幾個(gè)力的作用，動(dòng)能定理中的W 表示什么意義 ?生：如果物體受到幾個(gè)力的作用，動(dòng)能定理中的W 表示的意義是合力做的功師：那么，動(dòng)能定理更為一般的敘述方法是什么呢?生：合力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化師：結(jié)合生活實(shí)際，舉例說(shuō)明。生 1：上一節(jié)課做實(shí)驗(yàn)探究物體速度與力做功之間的關(guān)系時(shí)，曾經(jīng)采用的一種方法是平衡摩擦力，實(shí)際上這時(shí)小

10、車受到的橡皮筋的拉力就等于物體所受的合力生 2：如果物體勻速下落，那么物體的動(dòng)能沒(méi)有發(fā)生變化，這時(shí)合力是零，所以合力做的功就是零生 3：例如，一架飛機(jī)在牽引力和阻力的共同作用下，在跑道上加速運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大，動(dòng)能越來(lái)越大這個(gè)過(guò)程中是牽引力和阻力都做功，牽引力做正功，阻力做負(fù)功，牽引力和阻力的合力做了多少功，飛機(jī)的動(dòng)能就變化了多少師：合力做的功應(yīng)該怎樣求解呢 ?我們經(jīng)常用什么方法求解合力做的功?生：合力做功有兩種求解方法， 一種是先求出物體受到的合力 再求合力做的功，一種方法是先求各個(gè)力做功，然后求各個(gè)力做功的代數(shù)和師：剛才我們推導(dǎo)出來(lái)的動(dòng)能定理，我們是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下推出的

11、 動(dòng)能定理是否可以應(yīng)用于變力做功或物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況，該怎樣理解 ?生：當(dāng)物體受到的力是變力，或者物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線時(shí)，我們?nèi)匀徊捎眠^(guò)去的方法， 把過(guò)程分解為很多小段，認(rèn)為物體在每小段運(yùn)動(dòng)中受到的力是恒力，運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線，這樣也能得到動(dòng)能定理師：正是因?yàn)閯?dòng)能定理適用于變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)的情況，所以在解決一些實(shí)際問(wèn)題中才得到了更為廣泛的應(yīng)用我們下面看一個(gè)例題：投影展示例題，學(xué)生分析問(wèn)題，討論探究解決問(wèn)題的方法一架噴氣式飛機(jī)質(zhì)量為5.0Xl0 3kg ，起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑當(dāng)位移達(dá)到l=5 3X10 2m 時(shí)，速度達(dá)到起飛速度v=60m s。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是- 4 -飛機(jī)重

12、力的0.02 倍求飛機(jī)受到的牽引力師：從現(xiàn)在開(kāi)始我們要逐步掌握用能量的觀點(diǎn)分析問(wèn)題就這個(gè)問(wèn)題而言我們已知的條件是什么?生：已知初末速度，初速度為零，而末速度為v=60m s，還知道物體受到的阻力是重力的0.02 倍師：我們要分析這類問(wèn)題，應(yīng)該從什么地方人手呢?生：還是應(yīng)該從受力分析人手。這個(gè)飛機(jī)受力比較簡(jiǎn)單，豎直方向的重力和地面對(duì)它的支持力合力為零，水平方向上受到飛機(jī)牽引力和阻力。師：分析受力的目的在我們以前解決問(wèn)題時(shí)往往是為了求物體的加速度，而現(xiàn)在進(jìn)行受力分析的目的是什么呢?生：目的是為了求合力做的功，根據(jù)物體合力做的功，我們就可以求解物體受到的牽引力師：請(qǐng)同學(xué)們把具體的解答過(guò)程寫(xiě)出來(lái)投影展

13、示學(xué)生的解答過(guò)程，幫助能力較差的學(xué)生完成解題過(guò)程解題過(guò)程參考師：用動(dòng)能定理和我們以前解決這類問(wèn)題的方法相比較，動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)在哪里呢 ?生 1：動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，用它來(lái)處理問(wèn)題要比牛頓定律方便生 2：動(dòng)能定理能夠解決變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，而牛頓運(yùn)動(dòng)解決這樣一類問(wèn)題非常困難師：下面大家總結(jié)一下用動(dòng)能定理解決問(wèn)題的一般步驟(投影展示學(xué)生的解決問(wèn)題的步驟，指出不足，完善問(wèn)題)參考步驟用動(dòng)能定理解題的一般步驟：1明確研究對(duì)象、研究過(guò)程，找出初末狀態(tài)的速度情況2要對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，明確各個(gè)力的做功大小及正負(fù)情況3明確初末狀態(tài)的動(dòng)能- 5 -4由動(dòng)能定理列方程求解，并對(duì)結(jié)果

14、進(jìn)行討論師：剛才這位同學(xué)分析得很好，我們現(xiàn)在再看例題2投影展示例題 2一輛質(zhì)量為 m，速度為 v0 的汽車在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后于水平地面滑行了距離l 后停下來(lái)，試求汽車受到的阻力師：這個(gè)問(wèn)題和上一個(gè)問(wèn)題的不同之處在哪里?生 1：首先是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的情況不同，上一個(gè)問(wèn)題中飛機(jī)是從靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)的，是初速度為零的加速運(yùn)動(dòng)，而這個(gè)問(wèn)題中汽車是具有一個(gè)水平方向的初速度，速度逐漸減小的一個(gè)減速運(yùn)動(dòng)，最終的速度為零生 2：兩個(gè)物體受力是不相同的，飛機(jī)受到的合力的方向和運(yùn)動(dòng)方向相同，而汽車受到的合力方向和運(yùn)動(dòng)方向相反。生 3：它們的動(dòng)能變化情況也不相同，飛機(jī)的動(dòng)能是增加的，而汽車的動(dòng)能是減小的師：這也說(shuō)明一個(gè)問(wèn)

15、題，在應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)我們應(yīng)該注意到，外力做功可正可負(fù)。如果外力做正功，物體的動(dòng)能增加；外力做負(fù)功，物體的動(dòng)能減少現(xiàn)在大家把這個(gè)問(wèn)題的具體的解答過(guò)程寫(xiě)出來(lái)(投影展示學(xué)生的解答過(guò)程，指導(dǎo)學(xué)生正確的書(shū)寫(xiě)解答過(guò)程)參考解答過(guò)程師：通過(guò)以前的學(xué)習(xí)我們知道，做功的過(guò)程是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過(guò)程 在上面的例題中，阻力做功，汽車的動(dòng)能到哪里去了?生：汽車的動(dòng)能在汽車與地面的摩擦過(guò)程中轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，以熱的形式表現(xiàn)出來(lái)，使汽車與地面間的接觸面溫度升高小結(jié) 本節(jié)課的內(nèi)容是高中物理的一個(gè)重中之重，是高考中必考的內(nèi)容之一，并且所占的比重非常大，所以要引起老師和學(xué)生的高度重視。本節(jié)連同下一節(jié)內(nèi)容(機(jī)械能守恒定律 )是用能量觀點(diǎn)解決問(wèn)題的重要組成部分，這兩節(jié)課后可以加適當(dāng)?shù)牧?xí)題課加以鞏固，也可以在本節(jié)課后就加一節(jié)習(xí)題課本節(jié)課的內(nèi)容不是十分復(fù)雜，在用牛頓定律推導(dǎo)動(dòng)能定理時(shí)學(xué)生一般都能夠自己推導(dǎo)，要放開(kāi)讓學(xué)生自己推導(dǎo)，以便學(xué)生對(duì)動(dòng)能定理的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)動(dòng)能定理的應(yīng)用當(dāng)然是這一節(jié)課的一個(gè)關(guān)鍵，這節(jié)課不可能讓學(xué)生一下子就能夠掌握應(yīng)用這個(gè)定理解決問(wèn)題的全部方法，而應(yīng)該教給學(xué)生最基本的分析方法，而這個(gè)最基本分析方法的形成可以根據(jù)例題來(lái)逐步讓學(xué)生自己體會(huì)，這兩個(gè)例題不難，但是很有代表性， 分兩種情況從不同角度分析合力做功等于動(dòng)能的變化，一次是合力做正功，物體動(dòng)