動能定理教學設計說明

1、動能動能定理教學設計昆明市第十四中學方應民本節(jié)教材分析通過前面幾節(jié)內容的學習，學生已認識到每個力對物體做了功就一定對應著某種能量的變化。在本章第一節(jié)“追尋守恒量”中，學生也知道了物體由于運動而具有的能叫動能。那么物體的動能跟那些因素有關呢？引起動能變化的原因是什么？這就是本節(jié)課要研究的內容。本節(jié)內容具有承前啟后的作用。通過本節(jié)內容的學習，既深化了對功的概念的理解，使學生對“功是能量變化的量度”有了進一步的了理解，拓展了求功的思路，也為機械能守恒的學習打下了基礎，更能為用功能關系處理問題打開了思維通道。因此，本節(jié)內容既是本章的關鍵內容，也是重點內容。教學目標一、知識與技能1 知道動能的符號、單位

2、、表達式，會根據動能的表達式計算物體的動能。2 能從牛頓第二定律與運動學公式導出動能定理，理解動能定理得物理意義。3 領會用動能定理解題的優(yōu)越性，理解做功的過程就是能量轉化或轉移的過程，會用動能定理處理單個物體的有關問題。4 知道動能定理也適用于變力做功和曲線運動的情景，能用動能定理計算變力所做的功。二、過程與方法1 通過實驗讓學生明白物體的動能與速度、質量之間的關系2 運用演繹推導方式推導動能定理的表達式3 理論聯系實際，培養(yǎng)學生分析問題的能力三、情感態(tài)度與價值觀1 .通過動能定理的演繹推導.培養(yǎng)學生的邏輯思維能力2 .通過實際生活例子，培養(yǎng)學生學習物理的興趣教學重點1 動能的概念。2 動能

3、定理及其應用教學難點：對動能定理的理解。教學方法：實驗法、推理歸納法、講授法、討論法教學用具：幻燈片、物塊（或小球兩個）紙片教學過程引入新課1 每年運動會中我們都反復強調，在短跑中各班都不允許同學在終點線附近等候運動員，為什么？因為運動員在沖刺時速度快，具有很大能量，會使雙方受傷。這部分由于運動而具有的能量就稱為動能2 從上面的描述中可以看出，物體動能的大小和物體運動速度有關，速度越大，動能越大。3 物體的動能跟除跟速度有關外，可能還和什么因素有關呢？新課教學演示實驗介紹實驗裝置：讓小球從一定高度自由落下，與薄紙相碰撞，當小球的動能達到一定值時就能把薄紙擊破。演示并觀察現象a、讓同一小球從不同

4、的高度自由落下，可以看到：高度越大時小球越容易把薄紙擊破，小球的動能與速度有什么關系？b、讓質量不同的小球從同一高度自由落下，可以看到：質量大的小球容易把薄紙擊破，小球的動能與小球質量有什么關系？總結過渡：從功能關系定性分析得到：物體的質量越大，速度越大，它的動能就越大.那么動能與物體的質量和速度之間有什么定量的關系呢？4.通過上節(jié)課的探究，我們已經知道了力對物體所做的功與速度變化的關系，即W8V2,根據做功與能量變化相關聯的思想，這個結論實際向我們提示，動能的表達式中可能包含“v2”這個因子。那么物體的動能應該怎樣表達？力對物體所做的功與物體的動能之間又有什么關系呢？這節(jié)課我們就來研究這些問

5、題。下面我們首先來探究動能的計算式一、動能1.出示探究一：如圖所示，在光滑水平面上，一個物體的質量為m,初速度為vi,在與運動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移S,速度增大到V2,則：Vi士l0m-f-m1f1*S【討論1】這個物體的動能怎樣變化？什么原因導致物體動能發(fā)生變化？【問題】物體在恒力F推動下發(fā)生位移S的過程中，F對物體做功W與物體速度變化之間有什么關系呢?力F對物體所做的功多大？(W=FS)物體的加速度多大？(a=)物體的初速、末速、位移之間有什么關系？V2V22aS結合上述三式你能綜合推導得到什么樣的式子在學生推導的過程中挑選并在實物投影儀上評析:F=神？I：of2口2上65=

6、20戶5=q-j12.，一.，、，一一、，一，、.，【討論2】教材上說“mv2”很可能是一個具有特殊意義的物理量，為什么這樣說？通過前面的探究，有那些論據能證明你的觀點？12b、針對學生推理得到的表達式，教師分析概括：一mv2很可能是一個具有特殊意義的物理量，2因為這個量在過程終了時和過程開始時之差，正好等于力F對物體所做的功，換句話，上式表達的就1 2是力對物體所做的功與物體動能變化的關系式。所以1mv2應該是我們尋找的動能的表達試。于是，我們說質量為m的物體，以速度v運動時的動能是12Ek 2 mv提出問題：動能是矢量還是標量？是過程量？還是狀態(tài)量？國際單位制中，動能的單位是什么?6、講述

7、動能的有關問題：（板書）a.物體的動能等于物體質量與物體速度的二次方的乘積的一半.12Ek2mvc.動能是標量d.動能的單位：焦（J）（這是因為1kg.m2/s2=1N.m=1J）e.動能是狀態(tài)量例題：質量為60kg的運動員以10m/s的速度沖過終點線時，他的動能是多大?.動能定理1、引申探究二:在思考二中，若水平面粗糙，有摩擦力f,合外力對物體做的總功與物體速度變化之間又有什么關系?2、引導學生自己推導外力F做功：Wf=FS摩擦力f做功：Wf=fS外力做的總功為：W總=Wf+Wf=FSfS=（Ff）Sa/三max=jhVj-結合牛頓運動定律得：Ff=ma332口221 212也就是W總一mv

8、2mv12 23、讓學生自己總結出動能定理a、用EK表示物體的動能，上式改寫為：W總EK2Ek1b、請學生敘述上式中各個字母所表示的物理意義;W總合力對物體所做的功，它等于各個力作功的代數合；Ek2表示其程中物體的末動能Ek1表示丁過程中物體的初動能.c、請同學用語內把上述表達式表達出來。力在一個過程中對物體所做的總功等于物體在這個過程中動能的變化d、教師總結：通過剛才的分析討論：我們知道在一個過程中合力對物體所做的功等于這個物體動能的變化（末動能減去初動能），這個結論叫做動能定理.W總12mv21mv2或W總EK2EK122提出問題:(1)如果物體受到幾個力的作用，動能定理中的W表示什么意義

9、？結合生活實際，舉例說明。(2)動能定理，我們是在物體受恒力作用且作直線運動的情況下推出的。動能定理是否可以應用于變力作功或物體做曲線運動的情況，該怎樣理解？學生活動：閱讀教材，思考問題，列舉實例；選出代表發(fā)表自己的見解。生的閱讀理解能力；通過學生討論，明確動能定理的應用范圍)(通過學生閱讀，培養(yǎng)學教師總結：本書中，動能定理是在物體受恒力作用，并且做直線運動的情況下得到的。當物體受變力作用，或做曲線運動時，我們仍可采用過去的方法，把過程分解成許多小段，認為物體在每一小段運動中物體受到的都是恒力，運動的軌跡是直線，這樣也能得到動能定理，也就說：動能定理不但適用于恒力做功和直線運動，也適用于變力做

10、功和曲線運動正因為動能定理適用于變力做功和曲線運動的情況，所以在解決一些實際的力學問題時，它得到廣泛應用。三、動能定理的應用例題1一架噴氣式飛機，質量m=5X103kg,起飛過程中從靜止開始滑跑，當位移達到來L=5.0X102m時，速度達到起飛速度60m/s,在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍，求飛機受到的牽引【審題】滑跑過程中牽引力與阻力的合對飛機做功。本題已知飛機滑跑過程的始末速度.因而能夠知道它在滑跑過程中增加的動能，故可應用動能定理求出合力做的功。進而出合力、牽引力1、 學生解答問題(不要限制學生的解題思路)2、 師生共同分析：解法一：以飛機為研究對象，它受到重力、支持

11、力、牽引力和阻力作用，這四個力做的據動能定理得：FL KmgL-mv2 0 2飛機滑行時除了地面的摩擦阻力 外，還受空氣阻力，后者隨速度 的增大而增大，本題說：“平均阻 力是飛機重量的0. 02倍”這只 是一種粗略的估算功分別為Wg=0,W支=0,W牽=FL,亞阻=kmgS,代入數據得：F=1.8x104N解法二：以飛機為研究對象，它做勻加速直線運動受到重力、支持力、牽引力和阻力的作用，由牛頓運動定律和勻加速運動的規(guī)律得：F合Fkmgma22八八V又v02asa2SV2由上兩式得：Fkmgm2S2即Fkmgm-1?8104N2S4、教師講解：上邊兩種解法分別是：解法一是用動能定理求解的，而解法

12、二是用牛頓第二定律和勻變速直線運動的公式求解的，那么同學們比較一下，這兩種解法有什么區(qū)別呢？5、學生討論比較后得到：解法一采用動能定理求解，因為動能定理適用于變力，用它可以處理牽引力是變力的情況，而且運用動能定理解題不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因此用它來處理問題比較方便。解法二采用牛頓運動定律和勻變速直線運動的公式求解，要假定牽引力是恒力，而實際中牽引力不一定是恒力.教師：在應用動能定理時還應注意到，外力做的功可正、可負。那么外力做功的正、負與動能變化有什么關系呢？請同學們討論下面的問題當合力對物體做正功時，物體動能如何變化？當合力對物體做負功時，物體動能如何變化？學生答：當合力對物體

13、做正功時，末動能大于初動能，動能增加；當合力對物體做負功時，末動能小于初動能，動能減少.6、學生閱讀課文例題的解答過程，概括用動能定理解題的方法和步驟。學生：確定研究對象；分析物體的受力情況，明確各個力是否做功，做正功還是做負功，進而明確合外力的功。明確物體在始末狀態(tài)的動能，根據動能定理列方程求解。檢驗結果例題2質量為m、速度為vo的汽車關閉發(fā)動機后在水平面上滑行距離L后停了下來(如圖)，力。M 5.7-3計算的阻力解：汽車的初動能、末 動能分別為1mv2和0,阻力F阻做的功為212F阻 S 0 mv2F阻S。由動能定理得由此得F阻2 mvo2S試求汽車受到的阻思考：能不能用牛頓運動定理解決這

14、個問題？試一試【補充例題】質量為50kg的運動員，從離水10m高的跳臺上以4m/s的速度跳出，求：(1)運動員起跳時做了多少功？(2)若不計空氣阻力，運動員入水時的速度是多少？(3)若該運動員入水時的速度是13m/s,則他克服空氣阻力做了多少功？鞏固練習：G一個鉛球從高出地面H(m)處自由落下(不計空氣阻力),落至地面陷入沙坑h(m)后停止.求鉛球在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？小結：1、物體由于運動而具有的能叫動能，動能可用Ek來表示，物體的動能等于物體的質量與物體1 2、速度的二次萬的乘積的一半（Ek2mv）2、動能是標是，狀態(tài)量；3、動能定理是根據牛頓第二定律和運動學公式推導出來的。4、動能定理中所說的外力，既可以是重力，彈力、摩擦力，也可以是任何其它的力，動能定理中的W是指旨所有作用在物體上的外力的總功作業(yè)1、推導動能定理2、課本練習板書設計一、動能1、定義：物體由于運動而具有的能叫動能1