动能和动能定理-教学设计4

动能和动能定理一、要求与目标：1、 理解动能的的概念，会用动能的定义进行计算。2、 理解动能定理，知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算。3、 理解动能定理的推导过程。4、 会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的步骤。二、重点与难点：1、动能的概念；动能定理及其应用。 2、对动能定理的理解。三教学过程： （一）请同学们欣赏几个课件，这些课件有什么共同特点呢？ 学生的回答是：这些物体均在运动， 哪这些物体具有能吗？ 归纳：我们把这些运动物体具有的能叫物体的“动能” 哪么物体的动能与哪些因素有关呢？ 例题1、如图有一质量为m的物体放在粗糙的水平面上，物体在运动过程中受到的摩擦力为f，当物体受到恒力F（Ff）作用从速度V0增加到V时，物体运动合力做功为多大？ffFFS解：物体运动中的加速度为： 由运动学公式得到 代入得到： 整理得到： 我们将：=Ek，叫物体的动能。=W合，叫合外力做功。（二）、认识动能：EK= 动能不仅与物体的质量有关，还与物体的速度平方有关；它是一个标量，仅有大小而没有方向。如一个物体以4m/s速度从A点运动过后又以4m/s的速度返回A点，两次过A点时物体的动能大小相等。 动能的单位是：“J” 有：1kg.m2/s2=1J 例题1、改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生改变，在下列情况下，汽车的动能各是原来的几倍。A、质量不变，速度增大为原来的2倍；B、速度不变，质量增大为原来的2倍；C、质量减半，速度增大到原来的4倍；D、速度减半，质量增大到原来的4倍。（三）动能定理：1、 在物理上我们将 叫动能定理，它反映的是物体合外力做功与物体动能变化量之间的关系。 当合外力做正功时，末动能大于初动能，其动能增加。当合外力做负功时，末动能小于初动能，其动能减小。 当合外力做功等于零时，物体的动能不变。例题：一物体做变速运动时，下列说法正确的是 （ BD ）A合外力一定对物体做功，使物体动能改变B物体所受合外力一定不为零C合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变D物体加速度一定不为零2、理解：（1）动能的变化量：EK= 仅决定于初末位置,与过程无关.。 （2）合外力做功：W合=F合S例题：如图所示，质量为m的物体受到与水平方向成的恒力F作用下从静止开始运动，物体在运动过程中受到的阻力恒为f，当物体运动S位移时，其运动的速度为多大？FFffS 解：先对物体受力分析，然后求出物体的合外力，W合=（Fcosf）S ，再运用动能定理： 求出相应的速度v值. (情况二):：当物体受到的合外力在确定的过程中变化时，则只能将力分开求。即先对物体进行受力分析，然后求出每个力分别做的功，再根据功是标量，确定力做的是正功还是负功。即W合=W1+W2+W3+例题：在粗糙的水平面上，质量为m的物体受到的阻力恒为f，物体从静止开始受恒力F作用下运动，当物体运动S位移时撤去F，问物体在这个水平面上最多还能运动多远？SS1？FfFf 解：在起始到结束的过程中，由于力F仅作用了一段距离，所以若用W合=F合S显然不能求出其合外力，应该先求出F和f各自做的功，特别要注意是做正功还是做负功。W合=WFWf=FSf（S+S1） 运用动能定理 得到四：动能定理的应用： 从刚才解题的过程中可以看出，在应用动能定理时一定要明确对“谁”用动能定理。对“哪个物体”和“哪个过程”，这一点是我们物理学解题的基本思路， 所以运用动能定理解题时，我们要注意两点： 明确研究对象（对谁运用动能定理） 明确研究过程（对哪个过程运用动能定理） 只有明确了这两步，我们才能放心地去运用动能定理解题了。例题1、一架喷气式飞机，质量m=5.0103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为S=5.3102m，达到起飞速度V=60m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是收音机重力的0.02倍（K=0.02），求收音机受到的牵引力F。 分析： 研究对象：飞机 研究过程：从静止起飞（V=60m/s） 适用公式：动能定理： 具体表达： 得到牵引力： 详细书写板书过程，要有：文字说明，原始公式，重要的演算过程及数据代入，最后不能忘了单位。 例题2：有一长为L的木块，质量为M，静止地放在光滑的水平面上，现有一质量为m的子弹（可视为质点）以初速度v0入射木块，若在子弹穿出木块的过程中，木块发生的位移为S，求子弹射出木块后，木块和子弹的速度分别为多大？（设子弹在木块中受到的阻力恒为f）分析：（1）研究对象：子弹 研究过程：从子弹开始入射木块（v0）到子弹射出木块（v）时为止 应用动能定理： 具体代入： 可以求出相应的v值。（2）研究对象：木块研究过程：从子弹开始入射木块（0）到子弹射出木块（V）时为止 应用动能定理： 具体代入： 可以求出相应的V值。2、动能定理不仅适用于恒力做功，而且还适用于变力做功或瞬时力做功。 例题：如图所示，质量为m的物体用细绳经过光滑小孔牵引在光滑水平面上做匀速圆周运动，拉力为某个值F时，转动半径为R，当拉力逐渐减小到了F/4时，物体仍做匀速圆周运动，半径为2R，则外力对物体所做的功为多大？ 分析，这个外力使物体从半径为R变为2R，但我们可以看出其力F是一个变力，所以这是一个变力做功的问题。 研究的对象是：物体 研究的过程是：从小球半径为R到小球半径为2R。 适用的公式是： 当物体在F力作用下其匀速圆周运动的半径为R时，有 得到： 同理当物体在F/4力作用下其匀速圆周运动的半径为2R时，有 得到： 代入：外力F做功为W=练习：练习：如图，在水平恒力F作用下，物体沿光滑曲面从高为h1的A处运动到高为h2的B处，若在A处的速度为vA，B处速度为vB，则AB的水平距离为多大？解：可先让学生用牛顿定律考虑，遇到困难后，再指导使用动能定理。A到B过程中，物体受水平恒力F，支持力N和重力mg的作用。三个力做功分别为Fs，0和-mg(h2-h1)，所以动能定理写为：从此例可以看出，以我们现在的知识水平，牛顿定律无能为力的问题，动能定理可以很方便地解决，其关键就在于动能定理不计运动过程中瞬时细节。