動(dòng)能定理教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、動(dòng)能動(dòng)能定理教學(xué)設(shè)計(jì)昆明市第十四中學(xué)方應(yīng)民本節(jié)教材分析通過(guò)前面幾節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已認(rèn)識(shí)到每個(gè)力對(duì)物體做了功就一定對(duì)應(yīng)著某種能量的變化。在本章第一節(jié)“追尋守恒量”中，學(xué)生也知道了物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能。那么物體的動(dòng)能跟那些因素有關(guān)呢？引起動(dòng)能變化的原因是什么？這就是本節(jié)課要研究的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容具有承前啟后的作用。通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，既深化了對(duì)功的概念的理解，使學(xué)生對(duì)“功是能量變化的量度”有了進(jìn)一步的了理解，拓展了求功的思路，也為機(jī)械能守恒的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，更能為用功能關(guān)系處理問(wèn)題打開(kāi)了思維通道。因此，本節(jié)內(nèi)容既是本章的關(guān)鍵內(nèi)容，也是重點(diǎn)內(nèi)容。教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)與技能1 知道動(dòng)能的符號(hào)、單位

2、、表達(dá)式，會(huì)根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能。2 能從牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出動(dòng)能定理，理解動(dòng)能定理得物理意義。3 領(lǐng)會(huì)用動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性，理解做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程，會(huì)用動(dòng)能定理處理單個(gè)物體的有關(guān)問(wèn)題。4 知道動(dòng)能定理也適用于變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)的情景，能用動(dòng)能定理計(jì)算變力所做的功。二、過(guò)程與方法1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白物體的動(dòng)能與速度、質(zhì)量之間的關(guān)系2 運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式3 理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力三、情感態(tài)度與價(jià)值觀1 .通過(guò)動(dòng)能定理的演繹推導(dǎo).培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力2 .通過(guò)實(shí)際生活例子，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣教學(xué)重點(diǎn)1 動(dòng)能的概念。2 動(dòng)能

3、定理及其應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)動(dòng)能定理的理解。教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法、推理歸納法、講授法、討論法教學(xué)用具：幻燈片、物塊（或小球兩個(gè)）紙片教學(xué)過(guò)程引入新課1 每年運(yùn)動(dòng)會(huì)中我們都反復(fù)強(qiáng)調(diào)，在短跑中各班都不允許同學(xué)在終點(diǎn)線附近等候運(yùn)動(dòng)員，為什么？因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員在沖刺時(shí)速度快，具有很大能量，會(huì)使雙方受傷。這部分由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量就稱為動(dòng)能2 從上面的描述中可以看出，物體動(dòng)能的大小和物體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，速度越大，動(dòng)能越大。3 物體的動(dòng)能跟除跟速度有關(guān)外，可能還和什么因素有關(guān)呢？新課教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)介紹實(shí)驗(yàn)裝置：讓小球從一定高度自由落下，與薄紙相碰撞，當(dāng)小球的動(dòng)能達(dá)到一定值時(shí)就能把薄紙擊破。演示并觀察現(xiàn)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(shí)小球越容易把薄紙擊破，小球的動(dòng)能與速度有什么關(guān)系？b、讓質(zhì)量不同的小球從同一高度自由落下，可以看到：質(zhì)量大的小球容易把薄紙擊破，小球的動(dòng)能與小球質(zhì)量有什么關(guān)系？總結(jié)過(guò)渡：從功能關(guān)系定性分析得到：物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就越大.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？4.通過(guò)上節(jié)課的探究，我們已經(jīng)知道了力對(duì)物體所做的功與速度變化的關(guān)系，即W8V2,根據(jù)做功與能量變化相關(guān)聯(lián)的思想，這個(gè)結(jié)論實(shí)際向我們提示，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含“v2”這個(gè)因子。那么物體的動(dòng)能應(yīng)該怎樣表達(dá)？力對(duì)物體所做的功與物體的動(dòng)能之間又有什么關(guān)系呢？這節(jié)課我們就來(lái)研究這些問(wèn)

5、題。下面我們首先來(lái)探究動(dòng)能的計(jì)算式一、動(dòng)能1.出示探究一：如圖所示，在光滑水平面上，一個(gè)物體的質(zhì)量為m,初速度為vi,在與運(yùn)動(dòng)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(gè)物體的動(dòng)能怎樣變化？什么原因?qū)е挛矬w動(dòng)能發(fā)生變化？【問(wèn)題】物體在恒力F推動(dòng)下發(fā)生位移S的過(guò)程中，F(xiàn)對(duì)物體做功W與物體速度變化之間有什么關(guān)系呢?力F對(duì)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(guān)系？V2V22aS結(jié)合上述三式你能綜合推導(dǎo)得到什么樣的式子在學(xué)生推導(dǎo)的過(guò)程中挑選并在實(shí)物投影儀上評(píng)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(shuō)“mv2”很可能是一個(gè)具有特殊意義的物理量，為什么這樣說(shuō)？通過(guò)前面的探究，有那些論據(jù)能證明你的觀點(diǎn)？12b、針對(duì)學(xué)生推理得到的表達(dá)式，教師分析概括：一mv2很可能是一個(gè)具有特殊意義的物理量，2因?yàn)檫@個(gè)量在過(guò)程終了時(shí)和過(guò)程開(kāi)始時(shí)之差，正好等于力F對(duì)物體所做的功，換句話，上式表達(dá)的就1 2是力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系式。所以1mv2應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)試。于是，我們說(shuō)質(zhì)量為m的物體，以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能是12Ek 2 mv提出問(wèn)題：動(dòng)能是矢量還是標(biāo)量？是過(guò)程量？還是狀態(tài)量？國(guó)際單位制中，動(dòng)能的單位是什么?6、講述

7、動(dòng)能的有關(guān)問(wèn)題：（板書(shū)）a.物體的動(dòng)能等于物體質(zhì)量與物體速度的二次方的乘積的一半.12Ek2mvc.動(dòng)能是標(biāo)量d.動(dòng)能的單位：焦（J）（這是因?yàn)?kg.m2/s2=1N.m=1J）e.動(dòng)能是狀態(tài)量例題：質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員以10m/s的速度沖過(guò)終點(diǎn)線時(shí)，他的動(dòng)能是多大?.動(dòng)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(duì)物體做的總功與物體速度變化之間又有什么關(guān)系?2、引導(dǎo)學(xué)生自己推導(dǎo)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(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：Ff=ma332口221 212也就是W總一mv

8、2mv12 23、讓學(xué)生自己總結(jié)出動(dòng)能定理a、用EK表示物體的動(dòng)能，上式改寫(xiě)為：W總EK2Ek1b、請(qǐng)學(xué)生敘述上式中各個(gè)字母所表示的物理意義;W總合力對(duì)物體所做的功，它等于各個(gè)力作功的代數(shù)合；Ek2表示其程中物體的末動(dòng)能Ek1表示丁過(guò)程中物體的初動(dòng)能.c、請(qǐng)同學(xué)用語(yǔ)內(nèi)把上述表達(dá)式表達(dá)出來(lái)。力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的總功等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化d、教師總結(jié)：通過(guò)剛才的分析討論：我們知道在一個(gè)過(guò)程中合力對(duì)物體所做的功等于這個(gè)物體動(dòng)能的變化（末動(dòng)能減去初動(dòng)能），這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理.W總12mv21mv2或W總EK2EK122提出問(wèn)題:(1)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

9、？結(jié)合生活實(shí)際，舉例說(shuō)明。(2)動(dòng)能定理，我們是在物體受恒力作用且作直線運(yùn)動(dòng)的情況下推出的。動(dòng)能定理是否可以應(yīng)用于變力作功或物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況，該怎樣理解？學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材，思考問(wèn)題，列舉實(shí)例；選出代表發(fā)表自己的見(jiàn)解。生的閱讀理解能力；通過(guò)學(xué)生討論，明確動(dòng)能定理的應(yīng)用范圍)(通過(guò)學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)教師總結(jié)：本書(shū)中，動(dòng)能定理是在物體受恒力作用，并且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得到的。當(dāng)物體受變力作用，或做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們?nèi)钥刹捎眠^(guò)去的方法，把過(guò)程分解成許多小段，認(rèn)為物體在每一小段運(yùn)動(dòng)中物體受到的都是恒力，運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線，這樣也能得到動(dòng)能定理，也就說(shuō)：動(dòng)能定理不但適用于恒力做功和直線運(yùn)動(dòng)，也適用于變力做

10、功和曲線運(yùn)動(dòng)正因?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)際的力學(xué)問(wèn)題時(shí)，它得到廣泛應(yīng)用。三、動(dòng)能定理的應(yīng)用例題1一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m=5X103kg,起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑，當(dāng)位移達(dá)到來(lái)L=5.0X102m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度60m/s,在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍，求飛機(jī)受到的牽引【審題】滑跑過(guò)程中牽引力與阻力的合對(duì)飛機(jī)做功。本題已知飛機(jī)滑跑過(guò)程的始末速度.因而能夠知道它在滑跑過(guò)程中增加的動(dòng)能，故可應(yīng)用動(dòng)能定理求出合力做的功。進(jìn)而出合力、牽引力1、 學(xué)生解答問(wèn)題(不要限制學(xué)生的解題思路)2、 師生共同分析：解法一：以飛機(jī)為研究對(duì)象，它受到重力、支持

11、力、牽引力和阻力作用，這四個(gè)力做的據(jù)動(dòng)能定理得：FL KmgL-mv2 0 2飛機(jī)滑行時(shí)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(shuō)：“平均阻 力是飛機(jī)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(shù)據(jù)得：F=1.8x104N解法二：以飛機(jī)為研究對(duì)象，它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)受到重力、支持力、牽引力和阻力的作用，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律和勻加速運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)的公式求解的，那么同學(xué)們比較一下，這兩種解法有什么區(qū)別呢？5、學(xué)生討論比較后得到：解法一采用動(dòng)能定理求解，因?yàn)閯?dòng)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(yùn)用動(dòng)能定理解題不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，因此用它來(lái)處理問(wèn)題比較方便。解法二采用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式求解，要假定牽引力是恒力，而實(shí)際中牽引力不一定是恒力.教師：在應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)還應(yīng)注意到，外力做的功可正、可負(fù)。那么外力做功的正、負(fù)與動(dòng)能變化有什么關(guān)系呢？請(qǐng)同學(xué)們討論下面的問(wèn)題當(dāng)合力對(duì)物體做正功時(shí)，物體動(dòng)能如何變化？當(dāng)合力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體動(dòng)能如何變化？學(xué)生答：當(dāng)合力對(duì)物體

13、做正功時(shí)，末動(dòng)能大于初動(dòng)能，動(dòng)能增加；當(dāng)合力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，末動(dòng)能小于初動(dòng)能，動(dòng)能減少.6、學(xué)生閱讀課文例題的解答過(guò)程，概括用動(dòng)能定理解題的方法和步驟。學(xué)生：確定研究對(duì)象；分析物體的受力情況，明確各個(gè)力是否做功，做正功還是做負(fù)功，進(jìn)而明確合外力的功。明確物體在始末狀態(tài)的動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能定理列方程求解。檢驗(yàn)結(jié)果例題2質(zhì)量為m、速度為vo的汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后在水平面上滑行距離L后停了下來(lái)(如圖)，力。M 5.7-3計(jì)算的阻力解：汽車的初動(dòng)能、末 動(dòng)能分別為1mv2和0,阻力F阻做的功為212F阻 S 0 mv2F阻S。由動(dòng)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(yùn)動(dòng)定理解決這

14、個(gè)問(wèn)題？試一試【補(bǔ)充例題】質(zhì)量為50kg的運(yùn)動(dòng)員，從離水10m高的跳臺(tái)上以4m/s的速度跳出，求：(1)運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)做了多少功？(2)若不計(jì)空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員入水時(shí)的速度是多少？(3)若該運(yùn)動(dòng)員入水時(shí)的速度是13m/s,則他克服空氣阻力做了多少功？鞏固練習(xí)：G一個(gè)鉛球從高出地面H(m)處自由落下(不計(jì)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(jié)：1、物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，動(dòng)能可用Ek來(lái)表示，物體的動(dòng)能等于物體的質(zhì)量與物體1 2、速度的二次萬(wàn)的乘積的一半（Ek2mv）2、動(dòng)能是標(biāo)是，狀態(tài)量；3、動(dòng)能定理是根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出來(lái)的。4、動(dòng)能定理中所說(shuō)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(dòng)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(dǎo)動(dòng)能定理2、課本練習(xí)板書(shū)設(shè)計(jì)一、動(dòng)能1、定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能1