7.动能和动能定理教学设计第二课时

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、知道动能的符号、表达式、单位，会根据动能的表达式或计算运动物体的动能。

2、能从运动学公式和牛顿第二定律推导动能定理，理解动能定理的物理意义，并能应用动能定理解决实际问题。

3、会用动能定理解决力学问题，掌握用动能定理解题的一般步骤。

（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、知道动能定理可以适用于变力做功，多过程做功，曲线运动等情况。

（三）情感、态度与价值观

1、通过动能定理的演绎推导，感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣。

2、通过对动能定理的深入了解，感悟运用动能定理处理问题的优越性，培养学生探索未知知识的兴趣。

在必修1、2中，解决力学问题有两条途径，一条是前面已学了的力的观点：牛顿运动定理和运动学公式，另一条就是现在要学的能量的观点：动能定理和机械能守恒定律。牛顿运动定律只能解决单个的物体在恒力作用下的直线运动，遇到变力作用下的曲线运动就很难解了，甚至解决不了，这就为动能定理的出现提供了必要性，依赖性。同时动能定理又是牛顿定律推导出来的，使同学们感到既陌生又倍感新鲜。

运用动能定理解决力学问题的思路和方法，认识和用动能定理解题的优越性。

动能和动能定律的推导和应用

动能的引入和动能定理的推导

1、动的表达式？  W=FLCOSα

2、重力做功与重力势能的变化关系？W_G=mgh₁-mgh₂

3、运动物体具有的能可能与哪些因素有关？

①在质量相同的情况下与速度有关，例如手抛过来的一粒弹丸和枪打出来的一粒弹丸的威力大小比较。

②在速度相同的情况下与质量有关，例如相同速度碰撞的小车和货车，惨状就可想而知了。

问题：动能到底跟质量和速度有什么定量的关系呢？动能的表达式是怎样的？

情景设置一：

一架飞机在牵引力的作用下F（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？

学生讨论并总结问题：

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：由于牵引力所做的功和动能变化的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能。

情景设置二：

设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移L，速度由V₁增加到V₂。

提出问题：

1、力F对物体所做的功是多大？

2、物件的加速度是多大？

3、物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？

4、结合上述三式你能综合推导出得到什么样的式子。

推导：这个过程中，力F所做的功为W=FL

根据牛顿第二定律

F=ma

而V₂²-V1²=2aL，把F、L的表达式代入W=FL可得F做的功

W=12  mv₂²-12  mv₁²

根据推导过程教师重点提示：

1、12  mv₂²是一个新的物理量

2、12  mv₂²是是物体末状态的一个物理量，12  mv₁²是物体初状态的一个物理量。其差值正好等于合力对物体做的功，合力F所做的功等于这个物理量的变化，所以，在物理学中就用这个物理量表达物体的动能。

课件3展示：

1、物体的动能等于物体质量与物体量度的二次方的乘积的一半。

2、动能的公式：E_K=12  mv²

3、动能的标矢性：标量

4、动能的单位：焦（J）

例1、质量为2kg的石块做自由落体运动，求石块在第1S末，第2S末的动能是多少？

答案：100J，400J

问题1  若外力对物体做功，该物体的动能总会增加吗？

问题2  如果物体对外做功，该物体的动能总会减少吗？做功与动能的改变之间究竟有什么关系呢？

由上面的推导师生总结：

外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量，其中F与物体运动同向，它做功使物体动能增加，F与物体反向，它做的功使物体动能减少，它们共同作用的结果使物体动能发生变化。

由上面的推导师生总结：

外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量，其中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增加，F与物体反向，它做的功使物体动能减少，它们共同的作用的结果使物体动能发生变化。

课件4  动能定理

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。

2、表达式：W=12  mv₂²− 12 ​mv₁²

例2：一架喷气式飞机，其牵引力恒定，质量m=5000kg，起飞过程中从静止开始滑行，当位移达到L=530m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，g=10m/s²，求飞机受到的牵引力。 

答案：18000N

例3：质量为m的物体静止在水平桌面上，它与桌面之间的动摩擦因数为μ，物体在水平力F作用下开始运动，发生位移S₁时撤去F，问物体还能运动多远？

分析：方法一，可将物体运动分成两个阶段进行求解。用牛顿定律可以，用动能定理可以，方法二，对全过程求解，只能用动能定理。

课件5  动能定理解题的步骤

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，进而明确合力的功。

3、明确物体在始末状态的动能

4、根据动能定理列式求解

本节课主要学习了

1、动能的概念E_K=12  mv²

2、动能是标量，也是状态量

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，也可以是任何其他的力。

5、动能定理的表达式，虽是恒力作用下的直线运动推导出来的，也适用于变力作用下的曲线运动

教材“问题与练习”第3、4、5题。

7.动能和动能定理　

7.动能和动能定理　

动能和动能定律的推导和应用

动能的引入和动能定理的推导

1、动的表达式？  W=FLCOSα

2、重力做功与重力势能的变化关系？W_G=mgh₁-mgh₂

3、运动物体具有的能可能与哪些因素有关？

①在质量相同的情况下与速度有关，例如手抛过来的一粒弹丸和枪打出来的一粒弹丸的威力大小比较。

②在速度相同的情况下与质量有关，例如相同速度碰撞的小车和货车，惨状就可想而知了。

问题：动能到底跟质量和速度有什么定量的关系呢？动能的表达式是怎样的？

情景设置一：

一架飞机在牵引力的作用下F（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？

学生讨论并总结问题：

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：由于牵引力所做的功和动能变化的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能。

情景设置二：

设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移L，速度由V₁增加到V₂。

提出问题：

1、力F对物体所做的功是多大？

2、物件的加速度是多大？

3、物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？

4、结合上述三式你能综合推导出得到什么样的式子。

推导：这个过程中，力F所做的功为W=FL

根据牛顿第二定律

F=ma

而V₂²-V1²=2aL，把F、L的表达式代入W=FL可得F做的功

W=12  mv₂²-12  mv₁²

根据推导过程教师重点提示：

1、12  mv₂²是一个新的物理量

2、12  mv₂²是是物体末状态的一个物理量，12  mv₁²是物体初状态的一个物理量。其差值正好等于合力对物体做的功，合力F所做的功等于这个物理量的变化，所以，在物理学中就用这个物理量表达物体的动能。

课件3展示：

1、物体的动能等于物体质量与物体量度的二次方的乘积的一半。

2、动能的公式：E_K=12  mv²

3、动能的标矢性：标量

4、动能的单位：焦（J）

例1、质量为2kg的石块做自由落体运动，求石块在第1S末，第2S末的动能是多少？

答案：100J，400J

问题1  若外力对物体做功，该物体的动能总会增加吗？

问题2  如果物体对外做功，该物体的动能总会减少吗？做功与动能的改变之间究竟有什么关系呢？

由上面的推导师生总结：

外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量，其中F与物体运动同向，它做功使物体动能增加，F与物体反向，它做的功使物体动能减少，它们共同作用的结果使物体动能发生变化。

由上面的推导师生总结：

外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量，其中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增加，F与物体反向，它做的功使物体动能减少，它们共同的作用的结果使物体动能发生变化。

课件4  动能定理

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。

2、表达式：W=12  mv₂²− 12 ​mv₁²

例2：一架喷气式飞机，其牵引力恒定，质量m=5000kg，起飞过程中从静止开始滑行，当位移达到L=530m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，g=10m/s²，求飞机受到的牵引力。 

答案：18000N

例3：质量为m的物体静止在水平桌面上，它与桌面之间的动摩擦因数为μ，物体在水平力F作用下开始运动，发生位移S₁时撤去F，问物体还能运动多远？

分析：方法一，可将物体运动分成两个阶段进行求解。用牛顿定律可以，用动能定理可以，方法二，对全过程求解，只能用动能定理。

课件5  动能定理解题的步骤

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，进而明确合力的功。

3、明确物体在始末状态的动能

4、根据动能定理列式求解

本节课主要学习了

1、动能的概念E_K=12  mv²

2、动能是标量，也是状态量

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，也可以是任何其他的力。

5、动能定理的表达式，虽是恒力作用下的直线运动推导出来的，也适用于变力作用下的曲线运动

教材“问题与练习”第3、4、5题。