7.动能和动能定理教学设计

7.动能和动能定理　 高中物理       人教2003课标版

一、知识与技能

   1．理解动能的概念，掌握动能的计算式．

   2．理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题．

二、过程与方法

  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，学习运用动能定理分析解决问题的方法．

三、情感、态度与价值观

  培养学生对科学研究的兴趣，体会自然科学中蕴含的逻辑关系．

       本节是高中物理必修2中第七章的第七节,主要介绍了动能的概念和动能定理并利用动能定理解决有关问题的内容.由于功和能量紧密联系，即做功的过程就是能量转化的过程，并且做了多少功，就有多少能量发生了转化.因此，这节的学习既是对前面能量的定义及能量守恒定律等知识加深理解,也为即将介绍的机械能守恒定律奠定了知识基础.本节内容的拓展有两点：一是学生探究推导动能定理的表达式；二是应用牛顿运动定律和动能定理两种方法解决物理问题.

【教学重点】

  理解动能的概念；会用动能定理进行计算．

【教学难点】

 推导动能定理的表达式；理解动能定理的适用范围．

[新课导入]

     在前几节我们学过，当力对一个物体做功的时候一定对应于某种能量形式的变化，例如重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化，本节来探究寻找动能的表达式．在第一节“追寻守恒量”中已经知道物体由于运动而具有的能叫做动能，大家先猜想一下动能与什么因素有关?

[举例说明]

    1. 物体的速度越大, 动能越大.

2. 物体的质量越大,动能越大.

[思考]

1.功与物体速度变化有什么关系呢？

2.动能与质量及速度有怎样的定量关系呢？

3.外力做功与物体的动能是否有关联？

[复习]

通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度变化的关系

[实验探究]

 (投影展示课本例题，学生讨论解决问题，独立完成推导过程)

设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移L，速度由Vl增大到V2，如图所示．试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式．

    (两个学生板演，指导学生独立完成推导过程)

[引导]

从W=  这个式子可以看出，“ ”很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个物理量在末状态与初状态的差值，正好等于力对物体做的功，所以“ ”就应该是我们寻找的动能的表达式．   

[归纳]

物理学中用 这个物理量表示物体的动能，用符号Ek表示, Ek= ．

[举例]

1.1970年我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为173 kg，运动速度为7．2 km／s，它的动能是多大?

    2.赛车本身质量不是很大，但由于高速行驶，具有很大的动能.   

[讲授]

动能定理：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这

          个过程中动能的变化

W合=△Ek=Ek末-Ek初

[讨论]

动能定理说明外力做的功是物体动能变化的量度，外力可以是一个力，也可以是几个力的合力；

当外力做正功时，末动能大于初动能，动能增加；

当外力做负功时，末动能小于初动能，动能减少． 

动能定理反映了力对空间的积累效果

[拓展]

当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理，因而适用于变力做功和曲线运动的情况.

[例题1]

 一架喷气式飞机质量为5.0Xl03kg，起飞过程中从静止开始滑跑．当位移达到l=5.3X102m时，速度达到起飞速度v=60m／s.在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍．求飞机受到的牵引力．

点评学生板演过程

[归纳]

    用动能定理解题的一般步骤：

    1.明确研究对象、研究过程，找出初末状态的速度情况．

 2.要对物体进行正确的受力分析，明确各个力的做功及正负情况．

3.明确初末状态的动能．

4.由动能定理列方程求解，并对结果进行讨论．

[例题2]

    一辆质量为m，速度为v0的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l后停下来，试求汽车受到的阻力．

分析物理过程并指导学生写出具体的计算过程并讨论结果

[引导]

做功的过程就是能量从一种形式转化为另一种形式的过程．既然阻力做负功，汽车的动能到哪里去了?汽车的动能在汽车与地面的摩擦过程中转化成内能，以热的形式表现出来，使汽车与地面间的接触面温度升高．

[总结]

这两道例题说明：外力做功有正负之分，如果外力做正功，物体的动能增加；外力做负功，物体的动能减少．

学 生 活 动

猜测动能与物体质量和速度有关．

物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大．

实验结论是     W与 v2 成正比

学生总结动能表达式中各项意义及单

位和标量特点

计算卫星动能是4．48X109J

讨论练习

复习总功的计算方法，讨论动能定理的物理意义

学生独立思考解答并交流结果

学生对比两道例题的区别：

1：首先是运动状态变化的情况不同，飞机是加速运动，而汽车是减速运动．

2：飞机受到合力的方向和运动方向相同，而汽车受到的合力方向和运动方向相反．

3：飞机的动能是增加的，而汽车的动能是减小的．

[小结]

本节利用牛顿定律推导动能定理，通过例题分两种情况从不同角度理解合力做功等于动能的变化，一次是合力做正功，物体动能增加；一次是合力对物体做负功，物体动能减少．并理解了做功和能量转化指间的关系．

7.动能和动能定理　

7.动能和动能定理　

[新课导入]

     在前几节我们学过，当力对一个物体做功的时候一定对应于某种能量形式的变化，例如重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化，本节来探究寻找动能的表达式．在第一节“追寻守恒量”中已经知道物体由于运动而具有的能叫做动能，大家先猜想一下动能与什么因素有关?

[举例说明]

    1. 物体的速度越大, 动能越大.

2. 物体的质量越大,动能越大.

[思考]

1.功与物体速度变化有什么关系呢？

2.动能与质量及速度有怎样的定量关系呢？

3.外力做功与物体的动能是否有关联？

[复习]

通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度变化的关系

[实验探究]

 (投影展示课本例题，学生讨论解决问题，独立完成推导过程)

设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移L，速度由Vl增大到V2，如图所示．试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式．

    (两个学生板演，指导学生独立完成推导过程)

[引导]

从W=  这个式子可以看出，“ ”很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个物理量在末状态与初状态的差值，正好等于力对物体做的功，所以“ ”就应该是我们寻找的动能的表达式．   

[归纳]

物理学中用 这个物理量表示物体的动能，用符号Ek表示, Ek= ．

[举例]

1.1970年我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为173 kg，运动速度为7．2 km／s，它的动能是多大?

    2.赛车本身质量不是很大，但由于高速行驶，具有很大的动能.   

[讲授]

动能定理：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这

          个过程中动能的变化

W合=△Ek=Ek末-Ek初

[讨论]

动能定理说明外力做的功是物体动能变化的量度，外力可以是一个力，也可以是几个力的合力；

当外力做正功时，末动能大于初动能，动能增加；

当外力做负功时，末动能小于初动能，动能减少． 

动能定理反映了力对空间的积累效果

[拓展]

当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理，因而适用于变力做功和曲线运动的情况.

[例题1]

 一架喷气式飞机质量为5.0Xl03kg，起飞过程中从静止开始滑跑．当位移达到l=5.3X102m时，速度达到起飞速度v=60m／s.在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍．求飞机受到的牵引力．

点评学生板演过程

[归纳]

    用动能定理解题的一般步骤：

    1.明确研究对象、研究过程，找出初末状态的速度情况．

 2.要对物体进行正确的受力分析，明确各个力的做功及正负情况．

3.明确初末状态的动能．

4.由动能定理列方程求解，并对结果进行讨论．

[例题2]

    一辆质量为m，速度为v0的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l后停下来，试求汽车受到的阻力．

分析物理过程并指导学生写出具体的计算过程并讨论结果

[引导]

做功的过程就是能量从一种形式转化为另一种形式的过程．既然阻力做负功，汽车的动能到哪里去了?汽车的动能在汽车与地面的摩擦过程中转化成内能，以热的形式表现出来，使汽车与地面间的接触面温度升高．

[总结]

这两道例题说明：外力做功有正负之分，如果外力做正功，物体的动能增加；外力做负功，物体的动能减少．

学 生 活 动

猜测动能与物体质量和速度有关．

物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大．

实验结论是     W与 v2 成正比

学生总结动能表达式中各项意义及单

位和标量特点

计算卫星动能是4．48X109J

讨论练习

复习总功的计算方法，讨论动能定理的物理意义

学生独立思考解答并交流结果

学生对比两道例题的区别：

1：首先是运动状态变化的情况不同，飞机是加速运动，而汽车是减速运动．

2：飞机受到合力的方向和运动方向相同，而汽车受到的合力方向和运动方向相反．

3：飞机的动能是增加的，而汽车的动能是减小的．

[小结]

本节利用牛顿定律推导动能定理，通过例题分两种情况从不同角度理解合力做功等于动能的变化，一次是合力做正功，物体动能增加；一次是合力对物体做负功，物体动能减少．并理解了做功和能量转化指间的关系．