7.动能和动能定理教学活动设计方案

7.动能和动能定理　 高中物理       人教2003课标版

一、知识目标

1.理解动能的概念.

2.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算.

3.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围.

二、能力目标

1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式.

2.理论联系实际，培养学生分析问题的能力.

三、德育目标

通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣.

动能定理研究的是质点的功能关系，是本章的重点.

本节在讲述动能和动能定理时，没有把二者分开讲述，而是以功能关系为线索，同时引入了动能的定义式和动能定理，这样叙述，思路简明，能充分体现功能关系这一线索，同时考虑到初中已经学过动能的概念，这样叙述，学生容易接受.

通过本节的学习，应使学生理解动能定理的推导过程.清楚动能定理的适用条件，通过对比分析使学生体会到应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的不同点：即运用动能定理解题由于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有时比较方便.

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.

学习目标完成过程.

一、引入新课

1.问：什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?

2.学生答：

物体由于运动而具有的能叫动能；

物体的动能跟物体的质量和速度有关系.

3.引入

那么，物体的动能跟物体的质量速度有什么关系呢?本节课我们来研究这个问题.

［板书课题：动能、动能定理］

二、新课教学

(一)1.演示实验：(可利用媒体资料中的动画)

①介绍实验装置：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功.

②演示并观察现象

a.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.

b.让质量不同的滑块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.

③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关系呢?

(二)1.用投影片出示下列思考题：

一架飞机在牵引力的作用下(不计阻力)，在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：

①飞机的动能如何变化?为什么?

②飞机的动能变化的原因是什么?

③牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?

2.学生讨论并回答

①在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大.

②由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大.

③据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少.

3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.

4.出示思考题二：

如图所示，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ｖ 2 ，则：

①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)

②物体的加速度多大?a＝

③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?

④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?

⑤在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：

⑥针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：合力F所做的功等于 这个物理量的变化；又据功能关系，F所做的功等于物体动能的变化，所以在物理学中就用 这个量表示物体的动能.

⑦讲述动能的有关问题：

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.

b.公式E ｋ ＝

c.动能是标量

ｄ.动能的单位：焦(J)

(三)动能定理

1.我们用E ｋ 来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：W＝E ｋ 2 －E ｋ 1

2.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量： 合力对物体所做的功； 物体的末动能； 物体的初动能.

3.请学生用语言把上式表达式叙述出来.

合力对物体所做的功等于物体动能的变化.

4.教师总结

通过刚才的分析讨论：我们知道合力所做的功等于物体动能的变化，这个结论叫做动能定理.

5.讨论

①当合力对物体做正功时，物体动能如何变化?

②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.教师讲解动能定理的适用条件

动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.

(四)动能定理的应用

1.用多媒体出示下列例题，并用CAI课件模拟题中的物理情景：

一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度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(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力.

注意：不要限制学生的解题思路

2.学生解答上述问题

3.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、牵引力和阻力作用.

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W Ｇ ＝０，W 支 ＝０，W 牵 ＝Fs，W 阻 ＝－ｋｍｇs.据动能定理得：Fs-kmgs= 代入数据，解得F＝1.9×104 Ｎ

4.教师讲：上边两种解法分别是：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，而解法二是用动能定理求解的，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.

解法二采用动能定理求解.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，因为用它来处理问题时比较方便.

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：①确定研究对象

②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.

③明确物体在始末状态的动能.

④根据动能定理列方程求解.

例4．如图所示，用细绳连接的A、B两物体质量相等，A位于倾角为30°的斜面上，细绳跨过定滑轮后使A、B均保持静止，然后释放，设A与斜面间的滑动摩擦力为A受重力的0.3倍，不计滑轮质量和摩擦，求B下降1米时的速度大小。

让学生自由选择研究对象，那么可能有的同学分别选择A、B为研究对象，而有了则将A、B看成一个整体来分析，分别请两位方法不同的学生在黑板上写出解题过程：

解法一：对A使用动能定理　Ts－mgs·sin30°－fs＝ mv2

对B使用动能定理（mg—T）s ＝ mv2   且f ＝0.3mg

三式联立解得：v＝1.4米/秒

解法二：将A、B看成一整体。（因二者速度、加速度大小均一样），此时拉力T为内力，

求外力做功时不计，则动能定理写为：

mgs－mgs·sin30°－fs＝ ·2mv2

f ＝0.3mg

解得：v＝1.4米/秒

可见，结论是一致的，而方法二中受力体的选择使解题过程简化，因而在使用动能定理时要适当选取研究对象。

3．课堂小结

1．对动能概念和计算公式再次重复强调。

2．对动能定理的内容，应用步骤，适用问题类型做必要总结。

3．通过动能定理，再次明确功和动能两个概念的区别和联系、加深对两个物理量的理解。

7.动能和动能定理　

7.动能和动能定理　

学习目标完成过程.

一、引入新课

1.问：什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?

2.学生答：

物体由于运动而具有的能叫动能；

物体的动能跟物体的质量和速度有关系.

3.引入

那么，物体的动能跟物体的质量速度有什么关系呢?本节课我们来研究这个问题.

［板书课题：动能、动能定理］

二、新课教学

(一)1.演示实验：(可利用媒体资料中的动画)

①介绍实验装置：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功.

②演示并观察现象

a.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.

b.让质量不同的滑块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.

③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关系呢?

(二)1.用投影片出示下列思考题：

一架飞机在牵引力的作用下(不计阻力)，在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：

①飞机的动能如何变化?为什么?

②飞机的动能变化的原因是什么?

③牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?

2.学生讨论并回答

①在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大.

②由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大.

③据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少.

3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.

4.出示思考题二：

如图所示，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ｖ 2 ，则：

①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)

②物体的加速度多大?a＝

③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?

④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?

⑤在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：

⑥针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：合力F所做的功等于 这个物理量的变化；又据功能关系，F所做的功等于物体动能的变化，所以在物理学中就用 这个量表示物体的动能.

⑦讲述动能的有关问题：

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.

b.公式E ｋ ＝

c.动能是标量

ｄ.动能的单位：焦(J)

(三)动能定理

1.我们用E ｋ 来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：W＝E ｋ 2 －E ｋ 1

2.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量： 合力对物体所做的功； 物体的末动能； 物体的初动能.

3.请学生用语言把上式表达式叙述出来.

合力对物体所做的功等于物体动能的变化.

4.教师总结

通过刚才的分析讨论：我们知道合力所做的功等于物体动能的变化，这个结论叫做动能定理.

5.讨论

①当合力对物体做正功时，物体动能如何变化?

②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.教师讲解动能定理的适用条件

动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.

(四)动能定理的应用

1.用多媒体出示下列例题，并用CAI课件模拟题中的物理情景：

一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度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(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力.

注意：不要限制学生的解题思路

2.学生解答上述问题

3.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、牵引力和阻力作用.

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W Ｇ ＝０，W 支 ＝０，W 牵 ＝Fs，W 阻 ＝－ｋｍｇs.据动能定理得：Fs-kmgs= 代入数据，解得F＝1.9×104 Ｎ

4.教师讲：上边两种解法分别是：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，而解法二是用动能定理求解的，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.

解法二采用动能定理求解.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，因为用它来处理问题时比较方便.

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：①确定研究对象

②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.

③明确物体在始末状态的动能.

④根据动能定理列方程求解.

例4．如图所示，用细绳连接的A、B两物体质量相等，A位于倾角为30°的斜面上，细绳跨过定滑轮后使A、B均保持静止，然后释放，设A与斜面间的滑动摩擦力为A受重力的0.3倍，不计滑轮质量和摩擦，求B下降1米时的速度大小。

让学生自由选择研究对象，那么可能有的同学分别选择A、B为研究对象，而有了则将A、B看成一个整体来分析，分别请两位方法不同的学生在黑板上写出解题过程：

解法一：对A使用动能定理　Ts－mgs·sin30°－fs＝ mv2

对B使用动能定理（mg—T）s ＝ mv2   且f ＝0.3mg

三式联立解得：v＝1.4米/秒

解法二：将A、B看成一整体。（因二者速度、加速度大小均一样），此时拉力T为内力，

求外力做功时不计，则动能定理写为：

mgs－mgs·sin30°－fs＝ ·2mv2

f ＝0.3mg

解得：v＝1.4米/秒

可见，结论是一致的，而方法二中受力体的选择使解题过程简化，因而在使用动能定理时要适当选取研究对象。

3．课堂小结

1．对动能概念和计算公式再次重复强调。

2．对动能定理的内容，应用步骤，适用问题类型做必要总结。

3．通过动能定理，再次明确功和动能两个概念的区别和联系、加深对两个物理量的理解。