动能定理教学设计.doc

动能 动能定理教学设计昆明市第十四中学 方应民 本节教材分析通过前面几节内容的学习，学生已认识到每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。那么物体的动能跟那些因素有关呢？引起动能变化的原因是什么？这就是本节课要研究的内容。本节内容具有承前启后的作用。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“功是能量变化的量度”有了进一步的了理解，拓展了求功的思路，也为机械能守恒的学习打下了基础，更能为用功能关系处理问题打开了思维通道。因此，本节内容既是本章的关键内容，也是重点内容。教学目标一、知识与技能1知道动能的符号、单位、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，理解动能定理得物理意义。3领会用动能定理解题的优越性，理解做功的过程就是能量转化或转移的过程，会用动能定理处理单个物体的有关问题。4知道动能定理也适用于变力做功和曲线运动的情景，能用动能定理计算变力所做的功。二、过程与方法1通过实验让学生明白物体的动能与速度、质量之间的关系2运用演绎推导方式推导动能定理的表达式 3理论联系实际，培养学生分析问题的能力 三、情感态度与价值观通过动能定理的演绎推导培养学生的逻辑思维能力通过实际生活例子，培养学生学习物理的兴趣教学重点 1动能的概念。2动能定理及其应用教学难点：对动能定理的理解。教学方法：实验法 、推理归纳法、讲授法、讨论法教学用具：幻灯片、物块(或小球两个)纸片教学过程 引入新课1每年运动会中我们都反复强调，在短跑中各班都不允许同学在终点线附近等候运动员，为什么？因为运动员在冲刺时速度快，具有很大能量，会使双方受伤。这部分由于运动而具有的能量就称为动能2从上面的描述中可以看出，物体动能的大小和物体运动速度有关，速度越大，动能越大。3物体的动能跟除跟速度有关外，可能还和什么因素有关呢？ 新课教学演示实验 介绍实验装置：让小球从一定高度自由落下，与薄纸相碰撞，当小球的动能达到一定值时就能把薄纸击破。 演示并观察现象a、让同一小球从不同的高度自由落下，可以看到：高度越大时小球越容易把薄纸击破，小球的动能与速度有什么关系？ b、让质量不同的小球从同一高度自由落下，可以看到：质量大的小球容易把薄纸击破，小球的动能与小球质量有什么关系？ 总结过渡：从功能关系定性分析得到： 物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢?4通过上节课的探究，我们已经知道了力对物体所做的功与速度变化的关系，即Wv2,根据做功与能量变化相关联的思想，这个结论实际向我们提示，动能的表达式中可能包含“v2”这个因子。那么物体的动能应该怎样表达？力对物体所做的功与物体的动能之间又有什么关系呢？这节课我们就来研究这些问题。 下面我们首先来探究动能的计算式 一、动能1出示探究一： 如图所示，在光滑水平面上，一个物体的质量为m，初速度为v1，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移S，速度增大到v2，则：FFmmV1V2S=0【讨论1】这个物体的动能怎样变化？什么原因导致物体动能发生变化？【问题】物体在恒力F推动下发生位移S的过程中，F对物体做功W与物体速度变化之间有什么关系呢？力F对物体所做的功多大?(WFS) 物体的加速度多大?（a=） 物体的初速、末速、位移之间有什么关系? 结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子? 在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析： 【讨论2】教材上说“”很可能是一个具有特殊意义的物理量，为什么这样说？通过前面的探究，有那些论据能证明你的观点？b、针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：很可能是一个具有特殊意义的物理量，因为这个量在过程终了时和过程开始时之差，正好等于 12+V22=力F对物体所做的功，换句话，上式表达的就是力对物体所做的功与物体动能变化的关系式。所以应该是我们寻找的动能的表达试。于是，我们说质量为m的物体，以速度v运动时的动能是 提出问题：动能是矢量还是标量？是过程量？还是状态量？国际单位制中，动能的单位是什么？ 6、讲述动能的有关问题：（板书） a物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半 公式 c动能是标量 d动能的单位：焦(J)（这是因为1kg.m2/s2 =1N.m=1J） e动能是状态量 例题：质量为60kg的运动员以10m/s的速度冲过终点线时，他的动能是多大？二动能定理1、 引申探究二：FFmmV1V2S0ff 在思考二中，若水平面粗糙,有摩擦力f，合外力对物体做的总功与物体速度变化之间又有什么关系？2、引导学生自己推导外力F做功：WF=FS摩擦力f做功： 外力做的总功为：总WFFS（F）结合牛顿运动定律得：F也就是3、让学生自己总结出动能定理a、表示b、请学生叙述上式中各个字母所表示的物理意义表示W总合力对物体所做的功，它等于各个力作功的代数合；Ek2 过程中物体的末动能表示Ek1 过程中物体的初动能c、请同学用语言把上述表达式表达出来。力在一个过程中对物体所做的总功等于物体在这个过程中动能的变化d、教师总结：通过刚才的分析讨论：我们知道在一个过程中合力对物体所做的功等于这个物体动能的变化（末动能减去初动能），这个结论叫做动能定理 表达式提出问题：（1）如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义？结合生活实际，举例说明。（2）动能定理，我们是在物体受恒力作用且作直线运动的情况下推出的。动能定理是否可以应用于变力作功或物体做曲线运动的情况，该怎样理解？学生活动：阅读教材，思考问题，列举实例；选出代表发表自己的见解。（通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力；通过学生讨论，明确动能定理的应用范围）教师总结：本书中，动能定理是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下得到的。当物体受变力作用，或做曲线运动时，我们仍可采用过去的方法，把过程分解成许多小段，认为物体在每一小段运动中物体受到的都是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理，也就说：动能定理不但适用于恒力做功和直线运动，也适用于变力做功和曲线运动正因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况，所以在解决一些实际的力学问题时，它得到广泛应用。飞机滑行时除了地面的摩擦阻力外，还受空气阻力，后者随速度的增大而增大，本题说：“平均阻力是飞机重量的002倍”这只是一种粗略的估算三、动能定理的应用例题一架喷气式飞机，质量5X10kg，起飞过程中从静止开始滑跑，当位移达到来L5.0102m时，速度达到起飞速度60ms，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的002倍，求飞机受到的牵引力【审题】滑跑过程中牵引力与阻力的合对飞机做功。本题已知飞机滑跑过程的始末速度因而能够知道它在滑跑过程中增加的动能，故可应用动能定理求出合力做的功。进而出合力、牵引力、 学生解答问题（不要限制学生的解题思路）、 师生共同分析：解法一：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WG=0，W支=0，W牵=FL，W阻=kmgS， 据动能定理得： 代入数据得：F=18x104N 解法二：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，由牛顿运动定律和匀加速运动的规律得：4、教师讲解：上边两种解法分别是：解法一是用动能定理求解的，而解法二是用牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解的，那么同学们比较一下，这两种解法有什么区别呢?5、学生讨论比较后得到： 解法一采用动能定理求解，因为动能定理适用于变力，用它可以处理牵引力是变力的情况，而且运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它来处理问题比较方便。解法二采用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定牵引力是恒力，而实际中牵引力不一定是恒力 教师：在应用动能定理时还应注意到，外力做的功可正、可负。那么外力做功的正、负与动能变化有什么关系呢？请同学们讨论下面的问题 当合力对物体做正功时，物体动能如何变化? 当合力对物体做负功时，物体动能如何变化? 学生答： 当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加； 当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减少6、学生阅读课文例题的解答过程，概括用动能定理解题的方法和步骤。 学生： 确定研究对象； 分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功。 明确物体在始末状态的动能，根据动能定理列方程求解。检验结果 例题2 一质量为m、速度为v0的汽车关闭发动机后在水平面上滑行距离L后停了下来（如图），试求汽车受到的阻力。 思考：能不能用牛顿运动定理解决这个问题？试一试【补充例题】质量为50kg的运动员，从离水10m高的跳台上以4m/s的速度跳出，求：（1）运动员起跳时做了多少功？HhGGF阻（2）若不计空气阻力，运动员入水时的速度是多少？（3）若该运动员入水时的速度是13m/s，则他克服空气阻力做了多少功？巩固练习：一个铅球从高出地面H(m)处自由落下(不计空气阻力)，落至地面陷入沙坑h(m)后停止求铅球在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？小结： 1、物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用Ek来表示，物体的动能等于物体的质量 与物体速度的二次方的乘积的一半（） 2、动能是标是，状态量； 3、动能定理是根据牛顿第二定律和运动学公式推导出来的。4、动能定理中所说的外力，既可以是重力，弹力、摩擦力，也可以是任何其它的力，动能定理中的W是指旨所有作用在物体上的外力的总功作业1、推导动能定理2、课本练习板书设计一、 动能1、定义：物体由于运动而具有