动能和动能定理教学设计

《动能动能定理》教学设计《动能和动能定理》教学设计孙静静教学背景分析教学内容分析《动能和动能定理》是人教版必修2第7章第7节的内容。本节内容具有承前启后的作用。通过对本节内容的学习，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”有了进一步的理解，拓展了求功的思路，也为机械能守恒定律的学习打下了基础，并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，也是整个力学的重点。学生学情分析本节课之前学生已经学习了功的计算、重力势能，了解了弹性势能，并对势能的建立过程（某个力的功可以量度某个能量的变化）有一定的理解。因此为本节课的推导和从合力做功的表达引入动能奠定了基础。如何引发学生思考量度合力做功，进行多个情景的推导，应用动能定理解决问题是本节课解决的重点和难点。明确核心教学目标、教学重难点（一）核心教学目标知识与技能1、掌握动能的表达式，熟练计算物体的动能。2、理解动能定理的物理意义，会用动能定理初步分析问题。3、掌握用动能定理解题的一般步骤。过程与方法1、运用演绎推导动能定理表达式，让学生感受从特殊到一般的科学探究方法。2、理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。情感态度与价值观1、通过演绎推理的过程，培养学生对科学研究的兴趣。2、通过对动能和动能定理的演绎推理。使学生从中领略到物理等自然学科中所蕴含的严谨的逻辑关系，反映了自然界的真实美。3、体会从特殊到一般的科学探究方法。（二）教学重点难点教学重点1、建立动能的概念，推导动能定理的表达。2、理解动能定理的物理意义，初步用动能定理解决问题。教学难点1、利用无限分割的思想推导动能定理。2、利用动能定理解决变力做功和多过程问题。教学设计思想（一）视频导入，创设问题：引发学生对动能和外力做功的思考。（二）探索发现，自主习标：让学生自主学习，建立模型，求解外力功，突出学生主体，调动学生学习的主动性、积极性。（三）多个情景，科学推理：从直线运动单一恒力做功——直线运动多个恒力做功——直线运动变力做功——曲线运动变力做功，让学生感受特殊到一般的研究过程，同时结合无限分割的物理思想，培养学生科学推理能力。（四）学以致用，强化落实：让学生应用动能定理解决问题，体会动能定理的优越性。教学方法讨论法、分析法、归纳法教学过程环节一：视频导入、创设问题——视频播放——（1）物体由于运动而具有能量，物体高空坠落后具有什么能量？这个能量和什么因素有关？（2）物体坠落过程中外力是否做功？物体高空坠落后具有动能，动能与质量、速度有关；坠落过程中外力做功，速度变化；那么外力做功多少与物体的速度变化具有怎么样的关系呢？环节二：多个情景，科学推理【自主习标展示】：单一恒力+直线一个质量m的鸡蛋，从某高度处以速度v1竖直向下抛出，不计空气阻力，经过一段时间速度变为v2，外力做了多少功？分析：在恒力mg作用下，物体做匀加速直线运动。外力做功W=mgh；而位移可以根据匀变速直线运动的规律得出。即：再由运动学公式可得，得：如果考虑空气阻力呢？外力做功又是多少呢？【自主习标展示】：多个恒力+直线一个质量m的鸡蛋，从某高度处以速度v1竖直向下抛出，空气阻力恒为f,经过一段时间速度变为v2，外力做了多少功？分析：这个过程中物体做匀变速直线运动。受到重力和空气阻力。外力对物体所做功就是重力和空气阻力做功的代数和，我们也可以写成合力做的功，即W=(F－f)h。根据牛顿第二定律有mg－f＝ma，再由运动学公式可得，即在多个恒力的作用下，外力的功也等于的差值。这里的外力，是合外力。那如果是变力呢？【合作探究】：变力+直线一个质量m的鸡蛋，从某高度处A点以速度v1竖直向下抛出，空气阻力变化,经过一段时间到B点速度变为v2，外力做了多少功？分析：可以通过无限分割的思想，将从A到B的位移分成很多段，每一小段位移都非常小。在每一小段中，物体受到的外力F可以看作在恒力作用下的直线运动。对每一段有：…………则此过程中合外力所做的功为：W=W1+W2+……+Wn。在变力的作用下，合外力的功也等于的差值。看来物体做直线运动时，无论是恒力还是变力，外力的功都还等于的差值。【合作探究】：变力+曲线一个质量m的鸡蛋，从某高度处A点以速度v1水平抛出，空气阻力大小为f,经过一段时间到B点速度变为v2，外力做了多少功？分析：我们也可以通过无限分割的思想，将从A到B的曲线分成很多段。而每一小段由于非常小都可以近似看作直线段。这样每一段都可以看作恒力作用下的直线运动。…………则此过程中合外力所做的功为：W=W1+W2+……+Wn。看来在恒力作用下，虽然物体做曲线运动，但外力的功依然等于的差值。总结：无论对于恒力作用，还是变力作用，无论物体做直线运动，还是曲线运动，外力的功都等于的差值。看来这是一个具有普遍意义的的表达，所有形式的运动都成立。环节三：建立概念和规律（1）动能通常用Ek来表示，即：单位，焦耳；动能是一个状态量，是标量。（2）动能定理：合外力对物体做功等于物体动能的变化。即：上式表明，动能的变化是由所有外力做功来决定。外力做正功，即W>0，Ek2>Ekl，物体的动能增大；外力做负功，即W<0，Ek2<Ekl，物体的动能减少；适用范围：既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，也适用于曲线运动。环节四：学以致用，强化落实【应用1】:恒力+直线运动一个质量m=60g的鸡蛋，从25楼静止释放，空气阻力恒为重力的0.1倍,求当鸡蛋落地时动能为多少？(每层楼高3m，g=10m/s2)解法一：（牛顿运动定律）解法二：（动能定理）以鸡蛋为研究对象,以鸡蛋为研究对象，由牛顿第二定律得mg－kmg=ma由动能定理得mgh-kmgh=EK由运动学公式得v2=2ah代入数据得EK=38.88J即鸡蛋落地动能约为38.88J代入数据得EK=38.88J即鸡蛋落地动能约为38.88J【图片展示，警示教育】：2020年5月28日十三届全国人大三次会议表决通过《中华人民共和国民法典》，社会关切问题“高空抛物”写入民法典。若故意高空抛物是违法行为甚至是故意杀人。教育学生拒绝高空抛物，从我做起。【应用2】:多过程如图所示，一质量为m小球从高出地面H处由静止开始自由下落，不考虑空气阻力，落至地面的沙坑h深处停止，求该小球在沙坑中受到的平均阻力？法一：分过程列方程：法二：全过程列方程设其落至地面时的速度为v，由动能定理得mg(H+h)－Fh=0自由下落阶段由动能定理可得解得匀减速运动阶段由动能定理可得由两式解得【应用3】:恒力+曲线运动在h高处，以初速度v0向水平方向抛出一小球，不计空气阻力，小球着地时速度大小为（C）【应用4】:变力做功一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂于O点。小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，细线偏离竖直方向的角度为θ，如图所示，则拉力F做的功是：(B)A.mgLcosθB.mgL(1－cosθ)C.FLsinθD.FL小球由P到Q，根据动能定理：【链接高考】：(2018·全国卷Ⅱ)如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度.木箱获得的动能一定(A)A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功解析由题意知，W拉－W阻＝ΔEk，则W拉>ΔEk，A项正确，B项错误；W阻与ΔEk的大小关系不确定，C、D项错误.环节五：总结无论是恒力还是变力，无论是直线还是曲线，外力的功都等于的差值。我们把叫做动能，这个表达称为动能定理，即合力对物体做的功等于物体动能的变化。这就和我们每个人的成长变化一样，取得的进步如果比作动能增大，那么合力做功就如同付出的努力。希望同学们努力做正功，获得更大的进步！自编口诀帮助学生强化使用动能定理解题思想附：动能定理应用口诀“动能定理”我爱你，过程、状态要牢记；求力、速度和位移，比起“牛二”更神气；“曲线运动”要想你，“变力做功”更爱你；“多个过程”须注意，要想简单取整体。六、板书设计动能和动能定理一、动能1、定义:物体由于运动而具有的能2、表达式：3、单位：焦耳（J）4、动能是标量二、动能定理1、内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化2、表达式：3、适用范围：恒力做功，变力做功；直线运动，曲线运动。七、作业布置“问题与练习”第3、5题八、教学反思本节教学设计从动能的概念入手就注重对学生的引导，使学生在探究中提出问题、解决问