《動能和動能定理》教學(xué)設(shè)計

教學(xué)設(shè)計《動能和動能定理》《動能和動能定理》自主學(xué)習(xí)、明確目標(biāo)1．理解動能的概念，知道動能的表達(dá)式。2．理解動能定理及其推導(dǎo)過程，知道動能定理的適用條件。3．掌握應(yīng)用動能定理解題的步驟，并會用動能定理解題新課引入：通過子彈穿透雞蛋和西瓜的實驗，引出動能，并且提出動能和物體質(zhì)量和速度有關(guān)。設(shè)置情景對動能定理進行推導(dǎo)。動能定理的推導(dǎo)如圖所示，一個物體的質(zhì)量為ｍ，初速度為v1，在與運動方向相同的恒力（不計摩擦阻力）的作用下發(fā)生一段位移，速度增大到v2，則：①力對物體所做的功多大?②物體的加速度多大?③物體的初速、末速、位移之間有什么關(guān)系?④請結(jié)合上述三式推導(dǎo)力做功與速度v之間的關(guān)系。一、動能的表達(dá)式生：從W=這個式子可以看出，“”很可能是一個具有特定意義的物理量，因為這個物理量在過程終了時和過程開始時的差，正好等于力對物體做的功，所以“”就應(yīng)該是我們尋找的動能的表達(dá)式．師(鼓勵)：這位同學(xué)總結(jié)得非常好，我們都要向他學(xué)習(xí)，我們在上一節(jié)課的實驗探究中已經(jīng)表明，力對初速度為零的物體所做的功與物體速度的平方成正比，這也印證了我們的想法。所以動能應(yīng)該怎樣定義呢?生：在物理學(xué)中就用這個物理量表示物體的動能，用符號Ek表示,Ek=．師：動能是矢量還是標(biāo)量?生：動能和所有的能量一樣，是標(biāo)量．師：國際單位制中，動能的單位是什么?生：動能的單位和所有能量的單位一樣，是焦耳，符號J．二、動能定理師：有了動能的表達(dá)式后，前面我們推出的W＝,,就可以寫成W＝Ek2—Ek1=，其中Ek2表示一個過程的末動能，Ek1表示一個過程的初動能．師：上式表明什么問題呢?請你用文字?jǐn)⑹鲆幌拢毫υ谝粋€過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化．師：這個結(jié)論叫做動能定理．師：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?生：如果物體受到幾個力的作用，動能定理中的W表示的意義是合力做的功．師：那么，動能定理更為一般的敘述方法是什么呢?生：合力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化．適用范圍：既適用于直線運動，也適用于曲線運動，既適用于恒力做功，也適用于變力做功，既適用于單個物體，也適用于可以看作單個物體的系統(tǒng)。三、驗證動能定理實驗器材：小車、紙帶、打點計時器、橡皮筋、長木板、交流電源、鐵釘實驗步驟：（要求：擬定簡要實驗步驟以便快速有序完成實驗）1．按如圖1所示安裝好實驗儀器。圖12．平衡摩擦力3．第一次先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1,設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W,并將數(shù)據(jù)計入表格。4．換用2條、3條、4條…同樣的橡皮筋做實驗，并將橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同，測出小車獲得的速度v2、v3、v4...,橡皮筋對小車做的功為2W、3W、4W...并將數(shù)據(jù)記錄表格。數(shù)據(jù)處理：1．速度數(shù)值的獲得：實驗獲得的是如圖2所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車速度的關(guān)系，需要測量的是彈力做功結(jié)束時小車的速度，即小車做勻速運動的速度。所以，應(yīng)該在紙帶上測量的物理量是圖中間隔均勻的點A1、A3間的距離x，小車此時速度的表達(dá)式為v＝eq\f(x,2T)，其中T是打點計時器的打點周期。圖2計算小車做的功分別為W、2W、3W…時對應(yīng)的v、v2、v3、eq\r(v)…的數(shù)值，填入表格。W2W3W4W5Wv2v3eq\r(v)3.逐一與W的一組數(shù)值對照，判斷W與v、v2、v3、eq\r(v)…的可能關(guān)系或嘗試著分別畫出W與v、W與v2、W與v3、W與eq\r(v)間關(guān)系的圖像，找出哪一組的圖像是直線，從而確定功與速度的正確關(guān)系。結(jié)論__________________________________理論的實驗分別驗證之后，運用動能定理解題。例1、一架噴氣式飛機，質(zhì)量m＝5×103kg，當(dāng)起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為＝5.3×102ｍ時，達(dá)到起飛速度v＝60m/s，在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的k倍(k＝0.02)，求飛機受到的牽引力。（1）選對象，明過程。（2）析受力，求做功。（W）（3）知初末，找動能。（EK1、EK2）（4）列方程，求結(jié)果。（W=EK2-EK1）例2、(用動能定理求變力的功)如圖所示，質(zhì)量為m的物體與水平轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)為μ，物體與轉(zhuǎn)軸相距R，物體隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始轉(zhuǎn)動.當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某一值時，物體即將在轉(zhuǎn)臺上滑動，此時轉(zhuǎn)臺開始勻速轉(zhuǎn)動.設(shè)物體的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力，則在整個過程中摩擦力對物體做的功是（）A.0B.2μmgRC.2πμmgR D.eq\f(μmgR,2)【探究1】利用動能定理求變力的功1．[應(yīng)用動能定理求變力的功]如圖3所示，光滑斜面的頂端固定一彈簧，一小球向右滑行，并沖上固定在地面上的斜面．設(shè)小球在斜面最低點A的速度為v，壓縮彈簧至C點時彈簧最短，C點距地面高度為h，則小球從A到C的過程中彈簧彈力做功是()A．mgh－eq\f(1,2)mv2 B.eq\f(1,2)mv2－mgh圖3C．－mgh D．－(mgh＋eq\f(1,2)mv2)圖32.一個質(zhì)量為m的小球栓在繩的一端，另一端受到大小為F1的拉力作用，在光滑水平面上做半徑為R1的勻速圓周運動（如圖4所示），今將拉力大小逐漸變?yōu)镕2，使小球在水平面上做勻速圓周運動，但半徑變?yōu)镽2(R2<R1),則小球半徑又R1變?yōu)镽2的過程中拉力對小球做的功為多少？圖圖4F1【探究2】利用動能定理分析多過程問題3.如圖5所示，物體在距離斜面底端5m處由靜止開始下滑，然后滑上與斜面平滑連接的水平面，若物體與斜面及水平面的動摩擦因數(shù)均為0.4，斜面傾角為37°.求物體能在水平面上滑行的距離.(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)圖5圖5【探究3】動能定理與拋體運動和圓周運動的綜合4.如圖6所示，豎直平面內(nèi)的軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，小球從斜面上A點由靜止開始滑下，滑到斜面底端后又滑上一個半徑為R的圓軌道，（1）若接觸面均光滑．小球剛好能滑到圓軌道的最高點C，求通過最高點C的速度（2）若接觸面均光滑．小球剛好能滑到圓軌道的最高點C，求斜面高h(yuǎn)．（3）若已知小球質(zhì)量m=0.1kg，斜面高h(yuǎn)=2m，軌道半徑R=0.4m，小球運動到C點時對軌道壓力為mg，求全過程中克服摩擦阻力做的功．取g＝10m/s2圖圖6課后鞏固1.下列關(guān)于運動物體的合外力做功和動能、速度變化的關(guān)系，正確的是（）A.物體做變速運動，合外力一定不為零，動能一定變化B.若合外力對物體做功為零，則合外力一定為零C.物體的合外力做功，它的速度大小一定發(fā)生變化D.物體的動能不變，所受的合外力必定為零答案c2.如圖7所示，將質(zhì)量為m的石塊從距地面h高處斜向上方拋出，石塊拋出時的速度大小為v0，不計空氣阻力，石塊落地時的動能為（）mghB.圖7D.【答案】D圖7板書設(shè)計7.7動能和動能定理一、動能定義：物體由于運動而具有的能量。動能的表達(dá)式：Ek=動能的變化量動能定理教學(xué)反思探究式教學(xué)是實現(xiàn)物理教學(xué)目標(biāo)的重要方法之一，同時也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、發(fā)展學(xué)生非智力因素的重要途徑.因此，本節(jié)教學(xué)設(shè)計從動能的概念入手就注重對學(xué)生的引導(dǎo)，使學(xué)生在探究中提出問題、設(shè)計方案、解決問題.在操作上，本節(jié)教學(xué)設(shè)計注重為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個和諧自由的教學(xué)氛圍.在動能的影響因素及動能定理表達(dá)式的推導(dǎo)過程中，有師生間