7.动能和动能定理优质教案设计

7.动能和动能定理　 高中物理       人教2003课标版

知识与技能：

（1）理解动能的概念，利用动能定义式进行计算；

（2）理解动能定理表述的物理意义，并能进行相关分析与计算；

过程与方法：  

（1）掌握恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理；

（2）体会恒力作用下牛顿运动定律理与动能定理处理问题的异同点

情感态度与价值观：

(1) 感受物理学中定性分析与定量表述的关系，学会用数学语言推理的简洁美；

(2) 体会感受物理学的研究方法。

学生经历了匀变速直线运动的实验探究过程，学习了自由落体运动、牛顿运动定律等相关知

识，已经掌握了一些科学研究方法。而通过前两节功以及功和能的学习，又为学生学习动能定理打下了理论基础。虽然初中学生已经接触了有关动能的初步知识，对动能具有一定的感性认识，但缺乏理性分析和思考。这与学生缺乏必要的物理思想和方法密切相关。对于高一学生而言，他们对探究新知识有较强的探究欲望。高一学生正处于从初中物理学习到高中理学习的过渡时期，需要学生完成从感性认识到理性认识的过渡，从形象思维到抽象思维的过渡，从单因素的简单逻辑思维到多因素的复杂逻辑思维的过渡。因此如何帮助学生建立对动能的理性认识以及帮助学生从本质上理解动能定理的作用和地位是本课教学的关键。

1）动能表达式的推导。（2）动能定理解题的优越性

动能定理的理解与应用

请同学们回忆上节的探究实验《功与速度的关系》

提问：1.动能的概念

2.动能与哪些因素有关？

3.做功与动能的关系

预习指导：

阅读课本p71---73内容

1、写出动能的符号、单位和表达式。

2、试利用牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理。

3、动能定理的内容、表达式、适用范围

(1)推导：Ek=1/2 mv​2

 一质量为m的物体在水平面上受到方向与运动方向相同的恒F的作用下发生了一段位移l。速度也由原来的v1变为v2，求力F对物体做功的表达式。               

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？

改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生变化，在下面几种情况中，汽车的动能是原来几倍？

 A、质量不变，速度变为原来的2倍

B、质量和速度都变为原来的2倍

C、质量减半，速度变为原来的2倍

D、质量变为原来2倍，速度减半

思考：

1、动能是过程量吗？

2、动能是标量吗？

3、动能具有相对性吗？

二、动能的变化△Ek

    动能的变化，又称动能的增量，是指一个运动过程中的物体末状态的动能Ek2(对应于速度v2)与初状态的动能Ek1(对应于速度v1)之差。即△Ek=Ek2-Ek1

三、动能定理

    (1)内容：合力所做的功等于物体动能的变化(增量)。

    (2)表达式：W合＝△Ek

    (3)理解：

    ①物理意义：动能定理实际上是一个质点的功能关系，揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即外力对物体做的总功对应着物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来决定。动能定理是力学的一条重要规律，它不仅贯穿于这一章的教材，而且贯穿于以后的学习内容中，是物理学习的重点。

    ②动能定理虽然是在物体受恒力作用，沿直线做匀加速直线运动的情况下推导出来的，但是对于外力是变力或物体做曲线运动，动能定理都成立，要对动能定理适用条件(不论外力是否为恒力，也不论物体是否做直线运动，动能定理都成立)有清楚的认识。

    ③动能定理提供了一种计算变力做功的简便方法。功的计算公式w=Flcosa只能求恒力做的功，不能求变力的功，而由于动能定理提供了一个物体的动能变化△Ek与合外力对物体所做功具有等量代换关系，因此已知(或求出)物体的动能变化△Ek，就可以间接求得变力做功。

    ④它描述了力作用一段位移(空间积累)的效果——产生动能变化。

   ⑤应用动能定理解题的优点：

动能定理对应的是一个过程，它只涉及到物体初、末状态的动能和整个过程中合外力的功，无需注意其中运动状态变化的细节，且涉及的功和能均为标量无方向性，计算十分方便，因而当遇到不涉及加速度和时间而涉及力、位移、质量、速度、功和动能等物理量大小的力学问题时，优先考虑用动能定理。用动能定理求解一般比用牛顿第二定律和运动学公式求解来得简便，甚至还能解决牛顿定律和运动学公式难以解决的问题，动能定理解题优于动力学方法，是解决力学问题的重要方法。

例1、一架喷气式飞机，质量ｍ＝5.0×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为L＝530m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. 

投影展示学生的解答过程，指导学生正确的书写解答过程

1. 动能：

2. 动能定理    外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。

3. 动能定理的适用范围

4. 应用动能定理解题的一般步骤

    (1)恰当选取研究对象。

    (2)对研究对象进行受力分析，画出受力图。

    (3)分析研究对象的运动过程，确定初、末状态。   

    (4)求出从初状态到末状态的过程中各力对研究列象所做的合功。

    (5)计算研究对象从初状态到末状态的动能增量。

    (6)建立动能定理方程、解方程、作必要的讨论。

  板书

   7.7 动能和动能定理

  动能的表达式   

    1．推导过程

    2．动能的表达式

    3．动能的单位和标矢性

    4．Ek= 1/2 mv​2．

 动能定理   

 1．内容：合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．公式表示；W合＝△Ek

    3．例题：分析

1.关于功和物体动能变化的关系，不正确的说法是(      )

A.有力对物体做功，物体的动能就会变化

B.合力不做功，物体的动能就不变

C.合力做正功，物体的动能就增加

D.所有外力做功代数和为负值，物体的动能就减少

2.下列说法正确的是(      )

A.物体所受合力为0，物体动能可能改变

B.物体所受合力不为0，动能一定改变

C.物体的动能不变，它所受合力一定为0

D.物体的动能改变，它所受合力一定不为0

3.一物体速度由0增加到v,再从v增加到2v,外力做功分别为W1和W2，则W1和W2关系正确的是(      )

A.W1=W2                                B.W2=2W1

C.W2=3W1                            D.W2=4W1

4.一质量为2 kg的滑块，以4 m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4 m/s，在这段时间里水平力做的功为(      )

A.0               B.8 J             C.16 J            D.32 J

5.物体A和B质量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙水平面上，开始时都处于静止状态，在相同的水平力F作用下移动相同的位移，则(      )

A.力F对A做功较多，A的动能较大

B.力F对B做功较多，B的动能较大

C.力F对A和B做功相同，A和B的动能相同

D.力F对A和B做功相同，但A的动能较大

6.一物体静止在不光滑的水平面上，已知m=1 kg,μ=0.1，现用水平外力F=2 N拉其运动5 m，后立即撤去水平外力F，求其还能滑多远？(g取10 m/s2)

7.动能和动能定理　

7.动能和动能定理　

请同学们回忆上节的探究实验《功与速度的关系》

提问：1.动能的概念

2.动能与哪些因素有关？

3.做功与动能的关系

预习指导：

阅读课本p71---73内容

1、写出动能的符号、单位和表达式。

2、试利用牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理。

3、动能定理的内容、表达式、适用范围

(1)推导：Ek=1/2 mv​2

 一质量为m的物体在水平面上受到方向与运动方向相同的恒F的作用下发生了一段位移l。速度也由原来的v1变为v2，求力F对物体做功的表达式。               

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？

改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生变化，在下面几种情况中，汽车的动能是原来几倍？

 A、质量不变，速度变为原来的2倍

B、质量和速度都变为原来的2倍

C、质量减半，速度变为原来的2倍

D、质量变为原来2倍，速度减半

思考：

1、动能是过程量吗？

2、动能是标量吗？

3、动能具有相对性吗？

二、动能的变化△Ek

    动能的变化，又称动能的增量，是指一个运动过程中的物体末状态的动能Ek2(对应于速度v2)与初状态的动能Ek1(对应于速度v1)之差。即△Ek=Ek2-Ek1

三、动能定理

    (1)内容：合力所做的功等于物体动能的变化(增量)。

    (2)表达式：W合＝△Ek

    (3)理解：

    ①物理意义：动能定理实际上是一个质点的功能关系，揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化之间的关系，即外力对物体做的总功对应着物体动能的变化，变化的大小由做功的多少来决定。动能定理是力学的一条重要规律，它不仅贯穿于这一章的教材，而且贯穿于以后的学习内容中，是物理学习的重点。

    ②动能定理虽然是在物体受恒力作用，沿直线做匀加速直线运动的情况下推导出来的，但是对于外力是变力或物体做曲线运动，动能定理都成立，要对动能定理适用条件(不论外力是否为恒力，也不论物体是否做直线运动，动能定理都成立)有清楚的认识。

    ③动能定理提供了一种计算变力做功的简便方法。功的计算公式w=Flcosa只能求恒力做的功，不能求变力的功，而由于动能定理提供了一个物体的动能变化△Ek与合外力对物体所做功具有等量代换关系，因此已知(或求出)物体的动能变化△Ek，就可以间接求得变力做功。

    ④它描述了力作用一段位移(空间积累)的效果——产生动能变化。

   ⑤应用动能定理解题的优点：

动能定理对应的是一个过程，它只涉及到物体初、末状态的动能和整个过程中合外力的功，无需注意其中运动状态变化的细节，且涉及的功和能均为标量无方向性，计算十分方便，因而当遇到不涉及加速度和时间而涉及力、位移、质量、速度、功和动能等物理量大小的力学问题时，优先考虑用动能定理。用动能定理求解一般比用牛顿第二定律和运动学公式求解来得简便，甚至还能解决牛顿定律和运动学公式难以解决的问题，动能定理解题优于动力学方法，是解决力学问题的重要方法。

例1、一架喷气式飞机，质量ｍ＝5.0×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为L＝530m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. 

投影展示学生的解答过程，指导学生正确的书写解答过程

1. 动能：

2. 动能定理    外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。

3. 动能定理的适用范围

4. 应用动能定理解题的一般步骤

    (1)恰当选取研究对象。

    (2)对研究对象进行受力分析，画出受力图。

    (3)分析研究对象的运动过程，确定初、末状态。   

    (4)求出从初状态到末状态的过程中各力对研究列象所做的合功。

    (5)计算研究对象从初状态到末状态的动能增量。

    (6)建立动能定理方程、解方程、作必要的讨论。

  板书

   7.7 动能和动能定理

  动能的表达式   

    1．推导过程

    2．动能的表达式

    3．动能的单位和标矢性

    4．Ek= 1/2 mv​2．

 动能定理   

 1．内容：合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．公式表示；W合＝△Ek

    3．例题：分析

1.关于功和物体动能变化的关系，不正确的说法是(      )

A.有力对物体做功，物体的动能就会变化

B.合力不做功，物体的动能就不变

C.合力做正功，物体的动能就增加

D.所有外力做功代数和为负值，物体的动能就减少

2.下列说法正确的是(      )

A.物体所受合力为0，物体动能可能改变

B.物体所受合力不为0，动能一定改变

C.物体的动能不变，它所受合力一定为0

D.物体的动能改变，它所受合力一定不为0

3.一物体速度由0增加到v,再从v增加到2v,外力做功分别为W1和W2，则W1和W2关系正确的是(      )

A.W1=W2                                B.W2=2W1

C.W2=3W1                            D.W2=4W1

4.一质量为2 kg的滑块，以4 m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4 m/s，在这段时间里水平力做的功为(      )

A.0               B.8 J             C.16 J            D.32 J

5.物体A和B质量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙水平面上，开始时都处于静止状态，在相同的水平力F作用下移动相同的位移，则(      )

A.力F对A做功较多，A的动能较大

B.力F对B做功较多，B的动能较大

C.力F对A和B做功相同，A和B的动能相同

D.力F对A和B做功相同，但A的动能较大

6.一物体静止在不光滑的水平面上，已知m=1 kg,μ=0.1，现用水平外力F=2 N拉其运动5 m，后立即撤去水平外力F，求其还能滑多远？(g取10 m/s2)

• 优点:

  目标明确，重点突出，讲练结合，学生参与程度高，效果好。

• 缺点:

  无

• 优点:

  教学设计合理，适合所带学生，有较好的教学效果。

• 缺点:

  学生的参与有待加强。

• 优点:

  巩固练习题选的好。

• 缺点:

  无

• 优点:

  板书设计合理，规范。

• 缺点:

  无

• 优点:

  小结很精炼。

• 缺点:

  无

• 优点:

  老师示范很有必要。

• 缺点:

  无

• 优点:

  总结详细。

• 缺点:

  老师总结时间会有问题。

• 优点:

  体现了“精讲”。

• 缺点:

  无

• 优点:

  加深理解，设计的好。

• 缺点:

  无

• 优点:

  该活动能对加深理解起一定作用。

• 缺点:

  无

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