高中物理-动能和动能定理教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计必修27.7动能和动能定理【课标要求】1.理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。2.能根据牛顿第二定律推导出动能定理。【教学目标】1.知道动能的符号、单位和表达式，会根据动能的表达式计算物体的动能.2.能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义.3.领会运用动能定理解题的优越性，会用动能定理处理单个物体的有关问题．4.知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景，能用动能定理计算变力做功。【教学重点】1.动能表达式的推导；2.动能定理解题的优越性。【教学难点】动能定理的理解与深化性应用【课前准备】1.搜集有关利用动能的视频资料；2.让学生在课外体会让自行车停止的方法。【教学过程】导入新课通过播放视频导入：利用大屏幕投影展示海啸的破坏威力和汽车刹车视频片断，让学生观察、自主提问、分组探讨.教师引导参考问题：1.风力发电是一种重要的节能方法，风力发电的效率与哪些因素有关？2.海啸给人类带来了极大的灾难，海啸为什么具有那么大的能量呢？3.什么原因让行驶中的汽车停止运动呢？探究一：探究动能的表达式[导学探究]物理情景：光滑水平面上有一质量为m的小物块，一水平恒力F作用在物体上使物体在水平方向运动了L，运动的初速度为V1，运动的末速度为V2，下面请大家从功和能量变化角度来推导物体动能和物体质量和速度有什么样的定量关系？教师可提出问题:借助功的定义，牛顿第二定律，运动学公式进行探究推导、演绎动能表达式。请一个学生上黑板演示。得出动能表达式。功的定义：W=FL牛顿第二定律：F=ma运动学公式：v22-v12=2aL由以上三个公式推导动能表达式：W=提出问题：“”很可能是一个具有特殊意义的物理量，正好等于合力对物体做的功，那到底有什么物理意义呢？物体由于运动而具有的能叫做动能，与课前的举的生活中常见的例子联系，前后呼应，学生对动能理解更加透彻。请同学们思考并回答：1、动能是矢量，还是标量？2、动能能不能为负？3、动能表达式中v是瞬时速度，还是平均速度？介绍动能的变化，请学生思考物体动能的变化与什么力做功有关？[知识梳理]对动能的理解(1)动能的表达式：Ek＝__________.(2)动能的理解①动能的瞬时性：物体动能的大小与物体________速度的大小相对应，是一个状态量．②动能的标矢性：动能是标量，只有大小没有________，且总大于(v≠0时)或等于零(v＝0时)，不可能小于零．运算过程中无需考虑速度方向．③动能的相对性：对于不同参考系速度不同．动能表达式中的速度都是相对地面为参考系．应用1.（多选）下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是()A．甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍B．甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍C．甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍D．质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向西运动通过以上具体问题分析，让学生加深对动能公式的理解，体会动能是标量。探究二.探究合外力做功与动能变化的关系[导学探究]给出情景：如图所示，物体在水平恒力F的作用下沿光滑水平面向前运动了一段距离，速度由v1增加到v2.提出问题：恒力F推动物体发生位移L的过程中，所做的功W与物体动能变化有什么关系呢？学生推理：恒力F在物体位移L过程中做的功：W=FL牛顿第二定律：F=ma匀加速直线运动运动学公式：v22-v12=2aL由以上三个公式推导表达式：W=揭示意义：我们已经知道功与能量变化是紧密联系的，而功是一个过程量，力在一个过程中所做的功等于物体在这个过程中动能的变化。[知识梳理]对动能定理的理解(1)内容：合外力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中________________．(2)表达式：W＝Ek2－Ek1＝________________.①其中Ek2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)表示这个过程的__________动能，Ek1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)表示这个过程的________动能．②W表示这个过程中合力做的功，它等于各力做功的__________．如果合力做正功，物体的____________；如果合力做负功，物体的____________．应用2.（单选）甲、乙两辆汽车的质量之比m1∶m2＝2∶1，它们刹车时的初动能相同，若它们与水平地面之间的动摩擦因数相同，则它们滑行的距离之比x1∶x2等于()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶1通过分析：题目中不涉及时间和加速度，只涉及质量和初末动能变化，故选用动能定理解决更加方便。【典例分析】一、对动能定理的理解（课本例题分析讲解）例1.一架喷气式飞机，质量，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝5.0×102ｍ时，达到起飞速度。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（k=0.02，g=10m/s2）。求飞机受到的牵引力F。展开教学活动：（1）先让学生对教科书上的例题运用牛顿运动定律与运动学公式出发求解。（2）再让学生运用动能定理进行分析求解。（3）教师对学生的解题情况进行评析，教师要着重在规范化解题方面进行评析，帮助学生形成正确的解题思想，学会从物理规律本身的特点出发考虑问题。最后形成以下规律：①认真审题，选取研究对象②受力分析，画出物体运动情景图，明确各力做功情况③分析物体的运动状态，确定物体的初、末动能④列出动能定理方程二、应用动能定理解决多过程运动问题例2.如图所示，右端连有一个光滑弧形槽的水平桌面AB长L＝1.5m，一个质量为m＝0.5kg的木块在F＝1.5N的水平拉力作用下，从桌面上的A端由静止开始向右运动，木块到达B端时撤去拉力F，木块与水平桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，取g＝10m/s2，求：(1)木块沿弧形槽上升的最大高度(木块未离开弧形槽)．(2)木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离．教师展开教学活动：利用补充例题练习动能定理在多过程运动中和曲线运动中的解决问题的方便优势体现出来。并且运用启发式教学解决好以下几个问题：①求合外力做功的方法②动能变化量的理解，是标量，但有正、负。正值表示动能增加了；负值表示动能减小了。③如何求变力做功，让学生体会无限切割成许多小段，每小段都可以看成物体受到恒力的作用，并把每小段轨迹都当成直线。整个过程中，力对物体所做的功，就等于各个小段中该力所做功的代数和。【规律总结】动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，而只与物体的初、末状态有关,因此用它处理问题有时比较方便。通过这类问题的解决，可以强化学生的动能定理的运用意识，提高学生综合解决问题的能力。【当堂检测】1.(多选)一质量为0.1kg的小球，以5m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率反弹，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰撞过程中的速度变化和动能变化分别是()A．Δv＝10m/s B．Δv＝0C．ΔEk＝1J D．ΔEk＝02.(多选)物体沿直线运动的v－t图象如图所示，已知在第1s内合力对物体做功为W，则()A．从第1s末到第3s末合力做功为4WB．从第3s末到第5s末合力做功为－2WC．从第5s末到第7s末合力做功为WD．从第3s末到第4s末合力做功为－0.75W【课后作业】1．（单选）(2017·宿州高一检测)速度为v的子弹，恰可穿透一块固定的木板，如果子弹速度为2v，子弹穿透木板时所受阻力视为不变，则可穿透同样的固定木板()A.2块B.3块C.4块D.8块2．如图所示,一质量为m=10kg的物体,由四分之一圆弧轨道上端从静止开始下滑,到达底端时的速度v=2m/s,然后沿水平面向右滑动1m距离后停止.已知轨道半径R=0.4m,g=10m/s2则:(1)物体沿轨道下滑过程中克服摩擦力做多少功?

(2)物体与水平面间的动摩擦因数µ是多少?【课堂小结】应用动能定理解决问题的一般步骤（1）明确研究对象。（2）受力分析，求解合外力做的功或各个力做功代数和。（3）选取运动过程，表述初、末动能。（4）列动能定理方程。（5）求解计算，检验结果。学情分析动能和动能定理是高中物理解题的主要工具，能使复杂的物理过程简单化。现阶段学生已认识到某个力对物体做了功就一定对应着某种能量的变化。在本章第一节“追寻守恒量”中，学生也知道了物体由于运动而具有的能叫动能。并且学生已经知道，用牛顿第二定律和运动学公式可以把力学量和运动量联系起来，学生对功和能的标量特点也有了充分认识。所以，对基础比较好的学生可采用探究式教学方式，由教师启发、引导，然后让学生独立完成对动能和动能定理的推导和分析。再通过补充例题的分析，让学生体会运用动能定理解决问题的优点。效果分析本节课围绕着探究动能的表达式和探究合外力做功与动能变化的关系展开。用探究式授课展开教学，挖掘新课标物理核心素养的要求，从基本物理现象探究入手，推导动能的基本公式和动能定理。通过典例分析，总结规律方法，很好的完成了教学任务，效果较好。主要优点：教学目标顺利完成，效果较好，学生答题情况好。课堂氛围较好，学生积极主动，热情参与。能够提出具有探究性的问题，激发学生思维。不足:驾驭课堂教学的能力欠缺：规律方法总结的不典型不深刻，不能整体把握怎样处理，高度达不到教材分析本节内容主要在上一节课探究功与速度变化关系的实验基础上探究动能和动能定理。动能定理是高中物理最重要的定理之一，本节课是动能和动能定理教学的第一课时，是整个动能定理教学中的基础环节，也是最重要的一个环节，这节课主要是帮助学生了解动能的表达式，掌握动能定理的内容，学会简单应用动能定理解决物理问题，体会到应用动能定理研究问题的优越性。本节课的学习和研究，不仅是为后面动能定理应用打基础，也是为以后研究机械能守恒做铺垫。因此，本节课的学习，具有承前启后的作用。本节课的学习要引导学生学会用科学的学习方法获得知识，通过本节内容的学习，既深化了对功的概念的理解，使学生对“功是能量转化的量度”有了进一步的理解，拓展了求功的思路并体验到学科学的乐趣。因此，本节内容即是本章的关键内容，也是重点内容。测评练习1．（单选）甲、乙两辆汽车的质量之比m1∶m2＝2∶1，它们刹车时的初动能相同，若它们与水平地面之间的动摩擦因数相同，则它们滑行的距离之比x1∶x2等于()A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．4∶12．（多选）(2016·四川高考)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100。韩晓鹏在此过程中()A.动能增加了1900JB.动能增加了1800JC.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000J3.（单选）(2017·宿州高一检测)速度为v的子弹，恰可穿透一块固定的木板，如果子弹速度为2v，子弹穿透木板时所受阻力视为不变，则可穿透同样的固定木板()A.2块B.3块C.4块