動(dòng)能,動(dòng)能定理

1、動(dòng)能 動(dòng)能定理的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1、理解動(dòng)能的概念：（1）知道什么是動(dòng)能（2）由做功與能量公式得出動(dòng)能公式kmv2/2，知道在國(guó)際單位制中動(dòng)能的單位是焦耳(J)；動(dòng)能是標(biāo)量，是狀態(tài)量（3）正確理解和運(yùn)用動(dòng)能公式分析、解答有關(guān)問(wèn)題2、掌握動(dòng)能定理：(1)掌握外力對(duì)物體所做的總功的計(jì)算，理解“代數(shù)和”的含義(2)理解和運(yùn)用動(dòng)能定理二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1、本節(jié)重點(diǎn)是對(duì)動(dòng)能公式和動(dòng)能定理的理解與應(yīng)用2、動(dòng)能定理中總功的分析與計(jì)算在初學(xué)時(shí)比較困難，應(yīng)通過(guò)例題逐步提高學(xué)生解決該問(wèn)題的能力3、通過(guò)動(dòng)能定理進(jìn)一步加深功與能的關(guān)系的理解，讓學(xué)生對(duì)功、能關(guān)系有更全面、深刻的認(rèn)識(shí)，這是本節(jié)的較高要求，也是難點(diǎn)

2、三、教具投影儀與幻燈片若干四、主要教學(xué)過(guò)程(一)引入新課初中我們?cè)鴮?duì)動(dòng)能這一概念有簡(jiǎn)單、定性的了解，在學(xué)習(xí)了功的概念及功和能的關(guān)系之后，我們?cè)龠M(jìn)一步對(duì)動(dòng)能進(jìn)行研究，定量、深入地理解這一概念及其與功的關(guān)系(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1、什么是動(dòng)能？它與哪些因素有關(guān)？這主要是初中知識(shí)回顧，可請(qǐng)學(xué)生舉例回答，然后總結(jié)作如下板書：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，它與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)下面通過(guò)舉例表明：運(yùn)動(dòng)物體可對(duì)外做功，質(zhì)量和速度越大，動(dòng)能越大，物體對(duì)外做功的能力也越強(qiáng)所以說(shuō)動(dòng)能是表征運(yùn)動(dòng)物體做功的一種能力2、動(dòng)能公式動(dòng)能與質(zhì)量和速度的定量關(guān)系如何呢？我們知道，功與能密切相關(guān)因此我們可以通過(guò)做功來(lái)研究能量外力對(duì)

3、物體做功使物體運(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能下面我們就通過(guò)這個(gè)途徑研究一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能是多少用投影儀打出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生回答：光滑水平面上一物體原來(lái)靜止，質(zhì)量為m，此時(shí)動(dòng)能是多少？(因?yàn)槲矬w沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，所以沒(méi)有動(dòng)能)在恒定外力F作用下，物體發(fā)生一段位移s，得到速度v(如圖1)，這個(gè)過(guò)程中外力做功多少？物體獲得了多少動(dòng)能？由于外力做功使物體得到動(dòng)能，所以mv2就是物體獲得的動(dòng)能，這樣我們就得到了動(dòng)能與質(zhì)量和速度的定量關(guān)系：物體的動(dòng)能等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半用Ek表示動(dòng)能，則計(jì)算動(dòng)能的公式為：由以上推導(dǎo)過(guò)程可以看出，動(dòng)能與功一樣，也是標(biāo)量，不受速度方向的影響它在國(guó)際單位制中的單位也是焦耳(J)一個(gè)物體

4、處于某一確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它的動(dòng)能也就對(duì)應(yīng)于某一確定值，因此動(dòng)能是狀態(tài)量下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，加深同學(xué)對(duì)動(dòng)能概念及公式的理解試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動(dòng)能：(除下列點(diǎn)外，其他情況相同)物體甲的速度是乙的兩倍；物體甲向北運(yùn)動(dòng)，乙向南運(yùn)動(dòng)；物體甲做直線運(yùn)動(dòng)，乙做曲線運(yùn)動(dòng)；物體甲的質(zhì)量是乙的一半在學(xué)生得出正確答案后總結(jié)：動(dòng)能是標(biāo)量，與速度方向無(wú)關(guān)；動(dòng)能與速度的平方成正比，因此速度對(duì)動(dòng)能的影響更大3、動(dòng)能定理(1)動(dòng)能定理的推導(dǎo)將剛才推導(dǎo)動(dòng)能公式的例子改動(dòng)一下：假設(shè)物體原來(lái)就具有速度v1，且水平面存在摩擦力f，在外力F作用下，經(jīng)過(guò)一段位移s，速度達(dá)到v2，如圖2，則此過(guò)程中，外力做功與動(dòng)能間又

5、存在什么關(guān)系呢？外力F做功：W1Fs摩擦力f做功：W2-fs可見(jiàn)，外力對(duì)物體做的總功等于物體在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能的增量其中F與物體運(yùn)動(dòng)同向，它做的功使物體動(dòng)能增大；f與物體運(yùn)動(dòng)反向，它做的功使物體動(dòng)能減少它們共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致了物體動(dòng)能的變化將上述問(wèn)題再推廣一步：若物體同時(shí)受幾個(gè)方向任意的外力作用，情況又如何呢？引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出正確結(jié)論并板書：外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的增加，這個(gè)結(jié)論叫動(dòng)能定理用W總表示外力對(duì)物體做的總功，用Ek1表示物體初態(tài)的動(dòng)能，用Ek2表示末態(tài)動(dòng)能，則動(dòng)能定理表示為：W總Ek2-Ek1Ek(2)對(duì)動(dòng)能定理的理解動(dòng)能定理是學(xué)生新接觸的力學(xué)中又一條重要規(guī)律，應(yīng)立即通過(guò)

6、舉例及分析加深對(duì)它的理解a、對(duì)外力對(duì)物體做的總功的理解有的力促進(jìn)物體運(yùn)動(dòng)，而有的力則阻礙物體運(yùn)動(dòng)因此它們做的功就有正、負(fù)之分，總功指的是各外力做功的代數(shù)和；又因?yàn)閃總W1+W2+F1·s+F2·s+F合·s，所以總功也可理解為合外力的功b、對(duì)該定理標(biāo)量性的認(rèn)識(shí)因動(dòng)能定理中各項(xiàng)均為標(biāo)量，因此單純速度方向改變不影響動(dòng)能大小如勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，合外力方向指向圓心，與位移方向始終保持垂直，所以合外力做功為零，動(dòng)能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變c、對(duì)定理中“增加”一詞的理解由于外力做功可正、可負(fù)，因此物體在一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能可增加，也可能減少因而定理中“增加”一詞，并

7、不表示動(dòng)能一定增大，它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動(dòng)能差，或稱為“改變量”數(shù)值可正，可負(fù)d、對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的，是過(guò)程量；而動(dòng)能是狀態(tài)量動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系4、例題講解或討論主要針對(duì)本節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)動(dòng)能定理，適當(dāng)舉例，加深學(xué)生對(duì)該定理的理解，提高應(yīng)用能力例1、一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 A、合外力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變B、物體所受合外力一定不為零C、合外力一定對(duì)物體做功，但物體動(dòng)能可能不變D、物體加速度一定不為零此例主要考察學(xué)生對(duì)涉及力、速度、加速度、功和動(dòng)能各物理量的牛頓定律和動(dòng)能定理的理解只要考慮到勻速圓周運(yùn)動(dòng)的例子，很容易

8、得到正確答案B、D例2、在水平放置的長(zhǎng)直木板槽中，一木塊以 6.0米/秒的初速度開(kāi)始滑動(dòng)滑行4.0米后速度減為4.0米/秒，若木板槽粗糙程度處處相同，此后木塊還可以向前滑行多遠(yuǎn)？此例是為加深學(xué)生對(duì)負(fù)功使動(dòng)能減少的印象，需正確表示動(dòng)能定理中各物理量的正負(fù)解題過(guò)程如下：設(shè)木板槽對(duì)木塊摩擦力為f，木塊質(zhì)量為m，據(jù)題意使用動(dòng)能定理有：二式聯(lián)立可得：s23.2米，即木塊還可滑行3.2米此題也可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓定律來(lái)求解，但過(guò)程較繁，建議布置學(xué)生課后作業(yè)，并比較兩種方法的優(yōu)劣，看出動(dòng)能定理的優(yōu)勢(shì)例3、如圖3，在水平恒力F作用下，物體沿光滑曲面從高為h1的A處運(yùn)動(dòng)到高為h2的B處，若在A處的速度為vA，B處速度為vB，則AB的水平距離為多大？可先讓學(xué)生用牛頓定律考慮，遇到困難后，再指導(dǎo)使用動(dòng)能定理A到B過(guò)程中，物體受水平恒力F，支持力N和重力mg的作用三個(gè)力做功分別為Fs，0和-mg(h2-h1)，所以動(dòng)能定理寫為：從此例可以看出，以我們現(xiàn)在的知識(shí)水平，牛頓定律無(wú)能為力的問(wèn)題，動(dòng)能定理可以很方便地解決，其關(guān)鍵就在于動(dòng)能定理不計(jì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中瞬時(shí)細(xì)節(jié)通過(guò)以上三例總結(jié)一下動(dòng)能定理的應(yīng)用步驟：(1)明確研究對(duì)象及所研究的物理過(guò)程(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并確定各力所做的功，求出這些力的功的代數(shù)和(3)確定始