教學(xué)設(shè)計 動能和動能定理

1、1.3 動能和動能定理【教學(xué)目標(biāo)】1.知道動能的定義和表達(dá)式，會計算物體的動能。2.會用牛頓定律和運動學(xué)公式推導(dǎo)動能定理，理解其含義。3.能用動能定理進(jìn)行相關(guān)分析和計算。【教學(xué)重點難點】重點：動能定理的應(yīng)用。難點：物理過程的確定，合外力做功的正確表達(dá)與計算。【教學(xué)過程】情景引入初中我們曾對動能這一概念有簡單、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，我們再進(jìn)一步對動能進(jìn)行研究，定量、深入地理解這一概念及其與功的關(guān)系。動能定理是力學(xué)中的一條重要規(guī)律，當(dāng)我們對它具有深層理解和認(rèn)識后，將體會到它在處理力學(xué)問題中所起的重要作用和一些獨特的解題功能。什么是動能？它與哪些因素有關(guān)？這主要是初中知識回

2、顧，可請學(xué)生舉例回答，然后總結(jié)作。1. 動能仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動”。 活動1：物體在恒力F作用下移動了一段位移s，速度由v1變到v2，在這個過程中力F做的功是多少？提示：由WFscos可知，WFs?；顒?：這個運動過程中物體的加速度與速度和位移的關(guān)系怎樣？提示：由運動學(xué)公式可知veq oal(2,2)veq oal(2,1)2as?；顒?：可否把功這個物理量與運動聯(lián)系起來(水平面光滑)?提示：由牛頓第二定律得Fma，WFs可以寫為Wmas，再把活動2中的表達(dá)式代入得到Wmeq f(voal(2,2)voal(2,1),2)，即Weq f(1,2)mveq oal(2,2)eq

3、f(1,2)mveq oal(2,1)?；顒?：討論、交流、展示，得出結(jié)論。(1)動能動能是狀態(tài)量：與物體某一時刻的運動狀態(tài)相對應(yīng)。動能是標(biāo)量：只有大小，沒有方向；只有正值，沒有負(fù)值；速度方向改變不影響動能大小，例如勻速圓周運動過程中，動能始終不變。動能具有相對性：選取不同的參考系，物體的速度大小可能不同，動能也可能不同。在通常的計算中，沒有特別說明，都是以地面為參考系。2. 動能定理(1)內(nèi)容：公式為Weq f(1,2)mveq oal(2,2)eq f(1,2)mveq oal(2,1)或WEk2Ek1或WEk。外力對物體做的總功等于物體動能的變化。(2)意義：揭示了力對物體做功是引起物體

4、動能變化的原因，合力做功的過程實質(zhì)上是其他形式的能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程，轉(zhuǎn)化了多少由合力做了多少功來度量。(3)對動能定理的理解 含義：動能定理是描述物體在空間運動的位移過程中，合外力對物體做的功與物體功能變化之間關(guān)系的物理規(guī)律，W=Ek2Ek1。 適用條件：動能定理適用于在慣性參考系中運動的任何物體，不論物體受到的是恒力還是變力，也不論物體做直線運動還是曲線運動，動能定理都成立?！菊f明】因為動能定理的推導(dǎo)過程應(yīng)用了只能在慣性參考系中成立的牛頓第二定律，所以動能定理只適用于慣性參考系。 動能定量是標(biāo)量式，用動能定理解題時不存在正方向的選取問題，由于動能定理表達(dá)式中前后兩狀態(tài)的動能具有相對性，所

5、以要用同一慣性參考系（一般都以地面為參考系）來確定前后兩狀態(tài)的動能。 對合外力做功W要全面地多方位認(rèn)識W表示包括重力、彈力和摩擦力在內(nèi)的合力對物體做的功，它既等于作用在物體上各個外力對物體做功的代數(shù)和，也等于在整個物理過程中各個階段外力做功的代數(shù)和。 對動能變化（增量）要正確表達(dá)，動能增量是末狀態(tài)動能Ek2與初狀態(tài)動能Ek1之差，動能增量為正表示動能增加，動能增量為負(fù)表示動能減少。3. 最后講解應(yīng)用功能定理解題的一般步驟(1)選取研究對象，確定物理過程（所確定的物理過程可以由幾個運動情況完全不同的階段所組成，只要能表達(dá)出整個過程中的總功就可以）。(2)分析得出在物理過程中各力對研究對象所做的功

6、，以及初、末狀態(tài)物體的動能。(3)根據(jù)動能定理列等式，統(tǒng)一單位，代入數(shù)據(jù)，求解得結(jié)果。【隨堂檢測】1一物體做變速運動時，下列說法中正確的是()A合外力一定對物體做功，使物體動能改變B物體所受合外力一定不為零C合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變D物體的加速度可能為零答案：B解析：物體做變速運動，可能是物體的速度方向變化，而大小不變，如勻速圓周運動，此時物體的動能不變，并且合外力對物體不做功，故A、C均錯誤；物體做變速運動，一定具有加速度，物體所受合外力一定不為零，故B正確、D錯誤。2一質(zhì)量為m的滑塊，以速度v在光滑水平面上向左滑行，從某一時刻起，在滑塊上作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間后，

7、滑塊的速度變?yōu)?v(方向與原來相反)，在這段時間內(nèi)，水平力所做的功為()A.eq f(3,2)mv2 Beq f(3,2)mv2 C.eq f(5,2)mv2 Deq f(5,2)mv2答案：A解析：由動能定理得：WFeq f(1,2)m(2v)2eq f(1,2)mv2eq f(3,2)mv2，A正確。3(多選)甲、乙兩個質(zhì)量相同的物體，用大小相等的力F分別拉它們在水平面上從靜止開始運動相同的距離s，如圖所示，甲在光滑面上，乙在粗糙面上，則下列關(guān)于力F對甲、乙兩物體做的功和甲、乙兩物體獲得的動能的說法中正確的是()A力F對甲物體做功多B力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多C甲物體獲得的動能比乙大D甲、乙兩個物體獲得的動能相同答案：BC解析：由功的公式WFscosFs可知，兩種情況下力F對甲、乙兩個物體做的功一樣多，A錯誤、B正確；根據(jù)動能定理，對甲有FsEk1，對乙有FsfsEk2，可知Ek1Ek2，即甲物體獲得的動能比乙大，C正確、D錯誤。4(多選)一物體在運動過程中，重力做了2 J的功，合力做了4 J的功，則()A該物體動能減少，減少量等于4 JB該物體動能增加，增加量等于