《動(dòng)能和動(dòng)能定理》設(shè)計(jì)

《3.動(dòng)能和動(dòng)能定理》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)1.理解動(dòng)能的概念；2.熟練計(jì)算物體的動(dòng)能；3.會(huì)用動(dòng)能定理解決力學(xué)問題，掌握用動(dòng)能定理解題的一般步驟。核心素養(yǎng)物理觀念：理解什么是動(dòng)能，能運(yùn)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題，掌握動(dòng)能定理解題步驟的物理觀念?？茖W(xué)思維：運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式，體會(huì)科學(xué)探究的方法。科學(xué)探究：理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)習(xí)運(yùn)用動(dòng)能定理分析解決問題的方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的演繹推理，使學(xué)生從中領(lǐng)略到物理等自然學(xué)科中所蘊(yùn)含的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系，反映了自然界的真實(shí)美。教學(xué)重點(diǎn)理解動(dòng)能的概念，會(huì)用動(dòng)能的定義式進(jìn)行計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)1.探究功與物體速度變化的關(guān)系，知道動(dòng)能定理的適用范圍。2.會(huì)推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式。教學(xué)過程導(dǎo)入傳說早在古希臘時(shí)期（公元前200多年）阿基米德曾經(jīng)利用杠桿原理設(shè)計(jì)了投石機(jī)，它能將石塊不斷拋向空中，利用石塊墜落時(shí)的動(dòng)能，打得敵軍頭破血流。同學(xué)們思考一下，為了提高這種裝置的殺傷力，應(yīng)該從哪方面考慮來進(jìn)一步改進(jìn)？學(xué)習(xí)了本節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理，就能夠理解這種裝置的應(yīng)用原理。一、動(dòng)能的表達(dá)教師活動(dòng)：大屏幕投影問題，可設(shè)計(jì)如下理想化的過程模型：設(shè)某物體的質(zhì)量為m，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l，速度由v1增加到v2，如圖所示。提出問題：1．力F對(duì)物體所做的功是多大？2．物體的加速度是多大？3．物體的初速度、末速度、位移之間有什么關(guān)系？4．結(jié)合上述三式你能綜合推導(dǎo)得到什么樣的式子？推導(dǎo)：這個(gè)過程中，力F所做的功為W=Fl根據(jù)牛頓第二定律F=ma而=2al，即l=把F、l的表達(dá)式代入W=Fl，可得F做的功W=也就是W=根據(jù)推導(dǎo)過程教師重點(diǎn)提示：1．動(dòng)能的表達(dá)式：EK=mv2．2．動(dòng)能對(duì)應(yīng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是狀態(tài)量。3．動(dòng)能的標(biāo)矢性：標(biāo)量。4．動(dòng)能的單位：焦（J）。二、動(dòng)能定理教師：有了動(dòng)能的表達(dá)式后，前面我們推出的W＝，就可以寫成W＝Ek2—Ek1=，其中Ek2表示一個(gè)過程的末動(dòng)能，Ek1表示一個(gè)過程的初動(dòng)能。上式表明什么問題呢？請(qǐng)同學(xué)們用文字?jǐn)⑹鲆幌?。學(xué)生：力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。教師：這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理。1．動(dòng)能定理的內(nèi)容：力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。2．動(dòng)能定理的表達(dá)式：W=。教師：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？學(xué)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。教師：那么，動(dòng)能定理更為一般的敘述方法是什么呢？學(xué)生：合力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。3．對(duì)動(dòng)能定理的理解：=1\*GB3①公式中的W指合外力做的功，也就是總功。=2\*GB3②動(dòng)能變化量為標(biāo)量，即末狀態(tài)的動(dòng)能減去初狀態(tài)的動(dòng)能。=3\*GB3③總功的計(jì)算方法，既可以先求合力，再求合力的功；也可以先求出各個(gè)力的功，再求功的代數(shù)和。教師：投影展示例題，學(xué)生分析問題，討論探究解決問題的方法。一架噴氣式飛機(jī)質(zhì)量為×l04kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移達(dá)到l=×103m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度v=80m／s。在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的倍。g取10m/s2，求飛機(jī)受到的牽引力。教師：從現(xiàn)在開始我們要逐步掌握用能量的觀點(diǎn)分析問題。就這個(gè)問題而言，我們已知的條件是什么？學(xué)生：已知初末速度，初速度為零，而末速度為v=80m／s，還知道物體的位移為×103m以及受到的阻力是重力的倍。教師：我們要分析這類問題，應(yīng)該從什么地方入手呢？生：還是應(yīng)該從受力分析入手。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。教師：分析受力的目的在我們以前解決問題時(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？學(xué)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。教師：用動(dòng)能定理和我們以前解決這類問題的方法相比較，動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)在哪里？學(xué)生1：動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便。學(xué)生2：動(dòng)能定理能夠解決變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)問題，而牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決這樣一類問題非常困難?？偨Y(jié)：動(dòng)能定理解題的一般步驟