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共1课时
7.动能和动能定理 高中物理 人教2003课标版 1教学目标1、知识与技能目标 （1）知道动能的符号、单位和表达式，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，理解动能定律的物理意义。 （3）领会运用动能定理解题的优越性，理解做功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）知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景，能用动能定理计算变力所做的功。 2、过程与方法目标 （1）设置情景问题启发学生的思考，让学生掌握解决问题的思维方法。 （2）探究和验证过程中掌握观察、总结、用数学处理物理问题的方法。 （3）经历科学规律探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养探究的能力。 3、情感态度与价值观目标 （1）通过动能定理的推导演绎，培养学生的科学探究的兴趣。 （2）激发学生用不同方法处理同一问题的兴趣，会选择用最优的方法处理问题。 （3）领略自然的奇妙和谐，培养好奇心与求知欲使学生乐于探索。 2设计思路《课程标准》要求“探究恒力做功与物体动能变化的关系．理解动能和动能定理，用动能定理解释生活和生产中的现象”。 在前几节的学习中，学生已经建立了一种认识，那就是某个力对物体做功一定对应着某种能量形式的变化。因为有前几节的基础，本节可以放手让学生自己去推理和定义动能的表达式。动能定理是力学中一条重要规律，它反映了外力对物体所做的总功跟物体动能改变的关系，动能定理贯穿在本章以后的内容中，是本章的教学重点。学习掌握它，对解决力学问题，尤其是变力做功，时间未知情况下的问题有很大的方便。
由于本节内容较多又很重要，还需安排一节习题课，以达到良好的效果。 3教材分析1．内容： 《动能和动能定理》是高中物理（新人教版）必修二的第七章的第7节内容。是本章教学的重点。通过前面几节的学习，学生已认识到某个力对物体做功就一定对应着某种能量的变化。而在初二学生已知道物体由于运动所具有的能叫动能。那么，物体的动能跟哪些因素有关？引起动能变化的原因是什么？就是本节要研究的内容。 2．作用： 本节内容是上一节内容的一个延伸，也是下一节推导机械能守恒定律的依据，具有承前启后作用。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“功是能量转化的量度”有了进一步地理解。拓展了求功的思路并为用功能关系处理问题打开了思维通道。作为力学中最重要的规律之一，它的应用更是贯穿于以后的很多章节。由于动能定理适用于恒力、变力做功，应用十分广泛，所以必须使学生真正的掌握好它。 4学情分析学生在初中阶段已学习过动能的概念，并知道运动物体的速度越大质量越大，动能就越大。而且通过前面的学习，学生已经初步掌握了“功是能量转化的量度”，知道能量的转化可以通过力做功来实现，这为“动能”“动能定理”的推导埋下了伏笔。但普通中学学生的学习积极性不高，主动性不强，注意力也不够集中，再加上他们数学基础较差，逻辑思维能力和运算能力较弱，所以我在本节课的设计中充分考虑了上述因素。 5重点难点1．重点：(1) 动能概念的理解；(2) 动能定理及其应用。 2．难点：动能定理的表达式的推导，及对动能定理的理解及应用。 6教学方法“诱导思维法、”“猜想法”、“推理法”、“讨论法”、“讲练结合法”、“归纳法” 7教学过程 7.1 第一学时 教学活动 活动1【导入】创设情境，导入新课观看视频：子弹击中物体的绝美瞬间 展示三幅图片：高速列车的启动、载人飞船的回收、飞牌达人纸牌切入木板 师：这段视频展现了力量与速度的关系是如此简单而强烈，那么图片中的这些物体动能变化的原因是什么？ 生：分析、讨论得出外力做功是物体动能变化的原因。 师：外力做功和动能变化之间的定量关系是什么？动能如何定量表述？ 活动2【活动】动能的概念师：物体的动能大小和哪些因素有关呢？ 生：物体的质量和速度越大，它的动能就越大。 师：你有什么方法可以证明？ 引导学生重复初中所做得滑块撞击木块的实验。 演示滑块从斜面上滑下：同一滑块，高度越高，滑块把木块推得越远；同一高度，质量越大，滑块把木块推得越远。 教师引导学生得出结论：质量越大、 速度越大，物体的动能就越大 活动3【讲授】动能的定量表述设原来静止在光滑平面上的物体，在一水平外力作用下，获得了一定的速度，即获得了动能，动能由无到有，就是由外力做功实现的。那么我们 通过学过的牛顿第二定律和运动学方程在寻找一下功与获得动能的关系。 W = FL ① L= v22a ② F=ma ③ 由①②③得W=FL=12 mv2 板书：公式：Ek =12 mv2 (其中速度v为即时速率) （2）动能是一个标量，无方向，求和只需用代数相加减 活动4【练习】动能练习例题1、判断：运动物体所具有的能就是动能？ 分析：错。因为运动的物体除了具有动能以外，还可以具有势能、内能、电能等其他形式的能。所以在运动着的物体所具有的能量中，仅仅由于运动而引起的那部分能量才是动能。 例题2、质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，那一个的动能大？ 分析： 对子弹： Ek1=12 mv2 =3200J 对运动员：Ek2=12 mv2 =3000J 可见子弹比运动员的动能大，和我们同学想象的不一样 启示：（1）求解题目时不能凭感觉，应带入相应的物理公式 （2）求解动能时，各物理量必须用国际单位，即质量用kg、速度用m/s 活动5【讲授】动能定理的分析过渡：我们将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度v1，在外力F作用下，经过一段位移L，速度达到v2，如图2，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？ 引导学生分析： 外力F做功：WF=FL 外力做的功：WF=FL=12 mv22−12 mv21=Ek2−Ek1=△Ek 结论：可见，外力对物体做的功等于物体在这一运动过程中动能的变化量。其中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增大。它作用的结果，导致了物体动能的变化。 将上述问题再推广一步：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢？ 如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的W即为这几个力的总功。 引导学生推导出正确结论并板书： （1）内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。 用W总表示外力对物体做的总功，用Ek1表示物体初态的动能，用Ek2表示末态动能，则动能定理表示为：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk （2）表达式：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk 活动6【讲授】对动能定理的理解1．外力对物体做的总功的理解 有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分，总功指的是各外力做功的代数和；又因为W总＝W1+W2+…＝F1·L+F2·L+…＝F合·L，所以总功也可理解为合外力的功W=F合L 。 2．对该定理标量性的认识 因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。 3．对定理中“变化”一词的理解 由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可能增加，也可能减少。因而定理中“变化”一词的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。具体表现为： ①W合＞0， Ek2＞Ek1 ， △Ek＞0 动能增加 ②W合＜0， Ek2＜Ek1 ， △Ek＜0 动能减少 4．对状态与过程关系的理解 功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。 5.动能定理是一种求功的方法. 6.适用范围 既适合于直线运动，也适合于曲线运动；既适用于恒力做功，也适合于变力做功 活动7【练习】强化练习例3一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为l＝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，求飞机受到的牵引力. 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. 由牛顿第二定律得：F合＝ F1 －kmg＝ｍa ① 运动学公式：v2−v20=2al ② 由①和②得 F=kmg+mv2l = 1.8×104 N 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 WＧ＝０，W支＝０，W牵＝F1L，W阻＝－ｋｍｇL . 即：F1L－ｋｍｇL=12 mv22−12 mv21 F1=kmg+mv22l 代入数据解得 F1＝1.8×104 Ｎ 启示：由于动能定理本身不需要分析具体的运动过程，往往能给解题带来方便 活动8【测试】当堂检测1．关于做功和物体动能变化的关系，不正确的是（ ）． A．只有动力对物体做功时，物体的动能增加 B．只有物体克服阻力做功时，它的功能减少 C．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能和初动能之差 D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化 2．下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系正确的是（ ）． A．如果物体所受的合外力为零，那么合外力对物体做的功一定为零 B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零 C．物体在合外力作用下作变速运动，动能一定变化 D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 3．两个材料相同的物体，甲的质量大于乙的质量，以相同的初动能在同一水平面上滑动，最后都静止，它们滑行的距离是（ ）． A．乙大 B．甲大 C．一样大 D．无法比较 4．一个物体沿着高低不平的自由面做匀速率运动，在下面几种说法中，正确的是（）． A．动力做的功为零 B．动力做的功不为零 C．动力做功与阻力做功的代数和为零 D．合力做的功为零 5．放在水平面上的物体在一对水平方向的平衡力作用下做匀速直线运动，当撤去一个力后，下列说法中错误的是（ ）． A．物体的动能可能减少 B．物体的动能可能增加 C．没有撤去的这个力一定不再做功 D．没有撤去的这个力一定还做功 6． 一物体质量为2kg，以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行。从某时刻起作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变为水平向右，大小为4m/s，在这段时间内，水平力做功为（ ） A. 0 B. 8J C. 16J D. 32J 7.质量为4t的汽车，以恒定功率沿平直公路行驶，在一段时间内前进了100m，其速度从36km/h增加到54km/h。若车受到的阻力恒定，且阻力因数为0.02，求这段时间内汽车所做的功。（g=10m/s ） 活动9【作业】课后作业课本P74 1 题 ，2题 ，3题 7.动能和动能定理 课时设计 课堂实录7.动能和动能定理 1第一学时 教学活动 活动1【导入】创设情境，导入新课观看视频：子弹击中物体的绝美瞬间 展示三幅图片：高速列车的启动、载人飞船的回收、飞牌达人纸牌切入木板 师：这段视频展现了力量与速度的关系是如此简单而强烈，那么图片中的这些物体动能变化的原因是什么？ 生：分析、讨论得出外力做功是物体动能变化的原因。 师：外力做功和动能变化之间的定量关系是什么？动能如何定量表述？ 活动2【活动】动能的概念师：物体的动能大小和哪些因素有关呢？ 生：物体的质量和速度越大，它的动能就越大。 师：你有什么方法可以证明？ 引导学生重复初中所做得滑块撞击木块的实验。 演示滑块从斜面上滑下：同一滑块，高度越高，滑块把木块推得越远；同一高度，质量越大，滑块把木块推得越远。 教师引导学生得出结论：质量越大、 速度越大，物体的动能就越大 活动3【讲授】动能的定量表述设原来静止在光滑平面上的物体，在一水平外力作用下，获得了一定的速度，即获得了动能，动能由无到有，就是由外力做功实现的。那么我们 通过学过的牛顿第二定律和运动学方程在寻找一下功与获得动能的关系。 W = FL ① L= v22a ② F=ma ③ 由①②③得W=FL=12 mv2 板书：公式：Ek =12 mv2 (其中速度v为即时速率) （2）动能是一个标量，无方向，求和只需用代数相加减 活动4【练习】动能练习例题1、判断：运动物体所具有的能就是动能？ 分析：错。因为运动的物体除了具有动能以外，还可以具有势能、内能、电能等其他形式的能。所以在运动着的物体所具有的能量中，仅仅由于运动而引起的那部分能量才是动能。 例题2、质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，那一个的动能大？ 分析： 对子弹： Ek1=12 mv2 =3200J 对运动员：Ek2=12 mv2 =3000J 可见子弹比运动员的动能大，和我们同学想象的不一样 启示：（1）求解题目时不能凭感觉，应带入相应的物理公式 （2）求解动能时，各物理量必须用国际单位，即质量用kg、速度用m/s 活动5【讲授】动能定理的分析过渡：我们将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度v1，在外力F作用下，经过一段位移L，速度达到v2，如图2，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？ 引导学生分析： 外力F做功：WF=FL 外力做的功：WF=FL=12 mv22−12 mv21=Ek2−Ek1=△Ek 结论：可见，外力对物体做的功等于物体在这一运动过程中动能的变化量。其中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增大。它作用的结果，导致了物体动能的变化。 将上述问题再推广一步：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢？ 如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的W即为这几个力的总功。 引导学生推导出正确结论并板书： （1）内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。 用W总表示外力对物体做的总功，用Ek1表示物体初态的动能，用Ek2表示末态动能，则动能定理表示为：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk （2）表达式：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk 活动6【讲授】对动能定理的理解1．外力对物体做的总功的理解 有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分，总功指的是各外力做功的代数和；又因为W总＝W1+W2+…＝F1·L+F2·L+…＝F合·L，所以总功也可理解为合外力的功W=F合L 。 2．对该定理标量性的认识 因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。 3．对定理中“变化”一词的理解 由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可能增加，也可能减少。因而定理中“变化”一词的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。具体表现为： ①W合＞0， Ek2＞Ek1 ， △Ek＞0 动能增加 ②W合＜0， Ek2＜Ek1 ， △Ek＜0 动能减少 4．对状态与过程关系的理解 功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。 5.动能定理是一种求功的方法. 6.适用范围 既适合于直线运动，也适合于曲线运动；既适用于恒力做功，也适合于变力做功 活动7【练习】强化练习例3一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为l＝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，求飞机受到的牵引力. 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. 由牛顿第二定律得：F合＝ F1 －kmg＝ｍa ① 运动学公式：v2−v20=2al ② 由①和②得 F=kmg+mv2l = 1.8×104 N 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 WＧ＝０，W支＝０，W牵＝F1L，W阻＝－ｋｍｇL . 即：F1L－ｋｍｇL=12 mv22−12 mv21 F1=kmg+mv22l 代入数据解得 F1＝1.8×104 Ｎ 启示：由于动能定理本身不需要分析具体的运动过程，往往能给解题带来方便 活动8【测试】当堂检测1．关于做功和物体动能变化的关系，不正确的是（ ）． A．只有动力对物体做功时，物体的动能增加 B．只有物体克服阻力做功时，它的功能减少 C．外力对物体做功的代数和等于物体的末动能和初动能之差 D．动力和阻力都对物体做功，物体的动能一定变化 2．下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能变化的关系正确的是（ ）． A．如果物体所受的合外力为零，那么合外力对物体做的功一定为零 B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零 C．物体在合外力作用下作变速运动，动能一定变化 D．物体的动能不变，所受的合外力必定为零 3．两个材料相同的物体，甲的质量大于乙的质量，以相同的初动能在同一水平面上滑动，最后都静止，它们滑行的距离是（ ）． A．乙大 B．甲大 C．一样大 D．无法比较 4．一个物体沿着高低不平的自由面做匀速率运动，在下面几种说法中，正确的是（）． A．动力做的功为零 B．动力做的功不为零 C．动力做功与阻力做功的代数和为零 D．合力做的功为零 5．放在水平面上的物体在一对水平方向的平衡力作用下做匀速直线运动，当撤去一个力后，下列说法中错误的是（ ）． A．物体的动能可能减少 B．物体的动能可能增加 C．没有撤去的这个力一定不再做功 D．没有撤去的这个力一定还做功 6． 一物体质量为2kg，以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行。从某时刻起作用一向右的水平力，经过一段时间后，滑块的速度方向变为水平向右，大小为4m/s，在这段时间内，水平力做功为（ ） A. 0 B. 8J C. 16J D. 32J 7.质量为4t的汽车，以恒定功率沿平直公路行驶，在一段时间内前进了100m，其速度从36km/h增加到54km/h。若车受到的阻力恒定，且阻力因数为0.02，求这段时间内汽车所做的功。（g=10m/s ） 活动9【作业】课后作业课本P74 1 题 ，2题 ，3题
Tags：动能,内容,定理,主要,教案
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