4.4《动能定理》教案全集2_(教科版必修二).doc

金太阳新课标资源网 4.4动能定理教学设计思路：本节通过实验探究的方法使学生掌握动能定理的内容其中实验探究的方法是重点，旨在培养学生的实验探究能力和分析问题的能力 动能定理是力学中一个重要的规律，是本章的教学重点 动能定理是能的转化与守恒定律的具体体现，学习掌握动能定理，能解决许多力学问题，应用范围较广 教学目标： 一、知识与技能1通过实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，导出动能定理2初步理解动能定理，知道运用动能定理解题的基本步骤，能根据动能定理计算功和动能的变化 二、过程与方法 1通过动手实验、测量计算，探究并体验动能定理的推导过程 2通过绘制EkW 图像，体验用图像寻找物理量之间的关系的方法三、情感态度与价值观1经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，培养学生的合作与交流精神 2体验运用动能定理解题的优越性，体验收获的喜悦教学重点难点： 重点：实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，导出动能定理，初步理解动能定理难点：通过动能定理让学生对总功和动能的改变以及功和能的关系有更全面、更深刻的认识教学过程：引入新课2007 年 10 月 24 日 18 时，有着 50 多年历史的中国航天事业翻开新的一页：长征三号甲运载火箭载着中国首颗人造月球卫星 “嫦娥一号” 探测器，划破云霄，飞入太空，奔向月球请同学们观看视频 请学生观看一段“嫦娥一号”发射升空的视频，如果已知“嫦娥一号”卫星质量为 2350kg ，点火后 10s 内随火箭一起竖直上升了 85m ，（假设在这 10 秒内火箭做匀加速直线运动）求：（ g 取 10m/s2 ） 1升空 10 秒过程中火箭对卫星的推力为多大？ 2火箭对卫星的推力在竖直上升这段时间内所做的功是多少 ? 3“嫦娥一号”自身重力在这段位移内所做的功是多少？ 4“嫦娥一号”在上升的这段时间内的初动能是多少？ 5“嫦娥一号”在上升的这段时间内的末动能是多少？ 学生思考做题教师：怎样求推力呢？要想求出推力，关键是先求出哪个物理量？ 学生：可以通过运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律来求推力，要想求推力，求解加速度是关键 教师：这是牛顿运动定律中已知物体的运动情况求受力情况的习题，解决这类问题的桥梁和纽带是求解加速度 教师：如何求功呢？ 学生：可以通过功的公式 WFx 求解 教师 : 物体的初动能是零，物体的末动能如何求呢？必须求出哪个物理量？ 学生：可以先由运动学公式 vt v0at 求出物体的末速度 , 再根据动能公式 求物体的末动能 教师：通过这道题 , 请同学们观察一下合外力所做的功和物体动能的变化量之间存在什么关系？ 学生回答：近似相等 下面我们通过实验来探究一下合外力所做的功和动能的变化量之间有什么样的关系 一、合外力做功和物体动能的变化 学生实验探究现在给大家准备了以下器材：打点计时器，一端有滑轮的光滑长木板，小车，纸带，细线，砝码，弹簧测力计，小盘，刻度尺，导线，电源，天平，重锤，铁架台，请你设计一个实验来探究合外力所做的功和动能的变化量之间的关系 实验目的：找出合外力所做的功 W 与物体动能的变化Ek之间的关系 学生设计探究实验 以水平面上的小车为研究对象，研究合外力所做的功与小车动能变化的关系，参照教材第 70 页“实验探究” 教师提问：弹簧测力计测出的拉力是物体所受的合外力吗？ 学生回答：不是，物体还受到摩擦力，测出的是拉力和摩擦力的合力 教师提问：怎样求摩擦力呢？ 学生回答：因为物体所受的摩擦力为滑动摩擦力，可以利用滑动摩擦力的公式计算摩擦力 教师提问：对物体进行受力分析，我们能求出小车受到的支持力，但小车与木板间的动摩擦系数知道吗？（学生通常回答不知道）测量摩擦系数十分复杂，所以摩擦力很难求出来我们还有其他办法求合力吗？想想我们以前求匀变速直线运动的加速度时是怎么做的？ 学生回答：用平衡摩擦力的方法把木板一端垫高，利用小车重力的分力平衡摩擦力，则砝码对小车的拉力等于小车所受合力 教师：如果要寻找合外力的做功 W 与Ek之间的关系，需要知道哪些物理量？ 学生回答：由功的公式可知，需要知道物体所受的合外力 F ，物体在这段时间内发生的位移 x ，由动能的定义可知，要知道物体的质量和物体在这段时间的初、末速度 v1和v2 教师：力可以怎么得到 ? 学生回答：力 F 可以用弹簧测力计直接测量 教师：物体在这段时间内发生的位移呢？ 学生回答：可以通过尺子量纸带得到 教师 : 物体的初、末速度呢？ 学生回答：利用纸带就可以求出相应点的瞬时速度，v平均 x/t(v0v2)/2 vt/2 (v0v1)/2 将其代入动能公式就可以求初、末态的动能 实验探究过程参见教材第 70 71 页教师引导学生设计数据表格，记录并处理实验数据 教师提问：从实验数据能否看出物体所受合外力做的功与物体动能变化之间的关系？是什么关系？ 学生应回答：两者近似相等 寻找两个物理量之间的关系，除了直接比较之外，还可以用实验的方法 引导学生绘制Ek W 图像，寻找 W 与 Ek之间的关系 教师：排除实验误差的影响，我们从实验数据和图像中可以得出结论，合外力所做的功等于物体动能的变化，即 WEk 二、动能定理 1内容 ：合外力所做的功等于物体动能的变化 2公式： W EkEk2Ek1用 W 表示合外力对物体做的功，用 Ek1 表示物体初态的动能，用Ek2表示物体末态的动能 3对动能定理的理解 （ 1 ）“外力” 物体受到的所有外力（ 包 括重力、弹力、摩擦力和其他力） （ 2 ）“动能变化” 当外力对物体做正功时，Ek0 ，物体的动能增加，汽车启动过程就属于这种情况 当外力对物体做负功（即物体克服外力做功）时， Ek0 ，物体的动能减少，汽车刹车过程就属于这种情况 若合外力做功为零， Ek0 ，物体的动能保持不变 三、动能定理的应用 用多媒体出示下列例题，观看飞机起飞视频 一架喷气式飞机，质量 m5103kg ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 x 5.3 102m 时，达到起飞的速度 v 60m/s ，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的 0.02 倍（ k0.02 ），求飞机受到的牵引力（假设牵引力恒定） 注意：不要限制学生的解题思路 抽查有代表性的解法，在实物投影仪上展示： 解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力的作用由牛顿第二定律有 解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为 WG0 ， W支0 ， W牵Fx ， W阻-kmgx ， 由动能定理得： Fx -kmgx 代入数据得： F1.8104N 教师：请同学们分析这两种解法都是运用什么规律解题的？ 学生回答：解法一是用牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解的，解法二是用动能定理求解的 教师：请同学们比较一下，这两种解法有什么区别呢？哪种解法更方便？ 学生讨论比较：动能定理更有优越性 教师总结：动能定理为我们提供了牛顿运动定律之外的又一种重要的分析动力学的方法由于动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，只要求对初状态与末状态进行分析，因此一般情况下，用动能定理要比牛顿第二定律方便得多 应用动能定理 解题的步骤 1明确研究对象及所研究的物理过程 2对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力所做的功的代数和 3确定始、末态的动能 ( 未知量用符号表示 ) ，根据动能定理列出方程：W Ek2Ek14求解