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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教材分析1．动能定理是必修2第七章《机械能守恒定律》第七节的内容，学生在前面已分别学习过了做功和动能的概念。 2. 动能定理是功能关系的重要体现，是推导机械能守恒定律的依据，因此是本章的重中之重。在整个经典物理学中，动能定理又与牛顿运动定律、动量定理并称为解决动力学问题的三大支柱。也是每年高考必考内容。因此学好动能定理对每个学生都尤为重要。 2教学目标1. 知识与技能：知道外力对物体做功可以改变物体的动能；理解动能定理，会用动能定理进行计算；会用实验方法来探究物理定理或规律，理解动能定理的推导过程。 1．通过课堂讲解，课时训练，课后习题及交流讨论分析出学生的学习情况，并进行相应的提高训练。 2．初中时学生已学过了动能的初步知识，这为本节教学奠定了一定的基础。在此基础上，进一步了解物体的动能与物体的质量和速度的定量关系，为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺垫。 3．学生主要是在过程分析中存在障碍，如合力做功等求解。 4重点难点教学重点:动能定理的推导过程、正确理解动能定理。通过让学生亲自动手进行实验探究和理论论证得出定理，使学生对定理有更深的理解。 教学难点:动能定理的理解和应用 5教学过程 5.1 第一学时 教学活动 活动1【导入】复习引入新课在前几节我们学过，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．在本章“1．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? 提问：什么是物体的动能？ 提问：物体的动能大小和哪些因素有关呢？你有什么方法可以证明？ 引导学生回忆初中所做得小球撞击木块的实验。 归纳：物体能够对外做功的本领越大，物体的能量就越大，实验中滑块的质量和速度越大，对外做功的本领越大，说明动能和物体的质量和速度有关。 活动2【活动】互动探究提问：那么，到底如何定量的来表示动能呢？ 过渡：上一节课我们研究了做功和物体速度变化的关系，两者之间有什么关系？ 提问：那么比例系数为多少呢？如何去确定呢？ 设计情景：如图所示，某物体的质量为m，在光滑的水平面上，受到与运动方向相同的恒力F的作用发生一段位移l，速度由v1增加到v2。求做功和速度变化的关系？ ①物体受到的力与加速度什么关系？ ②物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？ ③力F对物体所做的功多大？ ④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？ 选择学生的答案，投影学生的解答过程，归纳，总结。 根据牛顿第二定律： ……① 根据运动学公式： …② 外力F做功： …………③ 由①②③得： 思考：外力做功引起了什么量的变化？ 归纳：外力F所做的功等于“ ”这个物理量的变化，所以在物理学中就用“ ”这个量表示物体的动能。 提问：动能的大小由什么决定？它是标量还是矢量？ ①动能是标量，且总为正值，由物体的速率和质量决定，与运动方向无关； 提问：动能的单位？ 提问：二战时一位飞行员用手抓住了一颗飞行的子弹，这说明了什么？ 提问：⑴上式的物理意义是什么？ ⑵如果物体受到几个力共同作功，上式是否还成立呢？ 讲解：上式具有普遍意义，是力学中的一条重要规律。 二、动能定理 1、表述：合外力对物体做的功，等于物体动能的变化。 2、公式： 提问：刚才的推导是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下得出的。如果物体受到变力作用或物体做曲线运动时，定理是否正确呢？ （1)合外力做正功，动能增加合外力做负功，动能减少 （2）动能定理中的功是合外力做的总功 总功的求法 a、先求合力，再求合力功 b、先求每个力做的功，再求代数和 （3）适用范围：既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，也适用于曲线运动。 例.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. 确定研究对象：飞机 分析研究过程：飞机滑跑过程 分析受力：重力、支持力、牵引力和阻力 分析做功情况：牵引力和阻力做功 分析动能变化：初动能、末动能 根据动能定理列出方程，求解。 思考：如果用牛顿运动定律和运动学公式是否可以求解？ 教师讲解：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？ 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，所以用它来处理问题比较方便 引导学生看课本例题2。 提问：通过两个例题，你是否可以归纳出应用动能定理解题的步骤？ 总结步骤 活动3【活动】学生讨论交流学生观察演示实验小球从斜面上滑下：同一小球，高度越高，小球把木块推得越远；同一高度，质量越大，小球把木块推得越远。 学生回答：力对初速度为零的物体所做的功与物体速度的二次方成正比。 学生讨论：找出做功和速度平方变化的定量关系。 学生讨论，求解。 学生讨论找出“ ”这个特定意义的物理量。 学生回答：动能的大小由物体的质量和速率决定。 学生讨论：动能是标量。 学生回答：动能的单位和功的单位相同。 学生讨论：子弹相对飞行员的速度很小，相对动能也就很小。 学生回答：做功等于物体动能的变化。 学生讨论：可以成立，此时的W应为合外力对物体做的总功。 学生讨论：采用微元法，将物体的运动分解成许多小段，在每一小段上物体受到恒力且做匀速运动，可以得到同样的结论。 练一练，做一做，想一想 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、牵引力和阻力的作用。 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， 据动能定理得： 代入数据得：F=1.8×104N 活动4【作业】布置作业《学业质量模块测评》第1、2、3、4、5题 活动5【活动】学生学习活动评价设计书面评价——限时完成 由光滑水平面上一物体原来静止，引申到初速度不为零的推导，得出动能定理表达式。加深对动能概念及公示的理解，设计巩固练习。 设计绕平面绕中轴转动的摩擦力做功问题 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】复习引入新课在前几节我们学过，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．在本章“1．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? 提问：什么是物体的动能？ 提问：物体的动能大小和哪些因素有关呢？你有什么方法可以证明？ 引导学生回忆初中所做得小球撞击木块的实验。 归纳：物体能够对外做功的本领越大，物体的能量就越大，实验中滑块的质量和速度越大，对外做功的本领越大，说明动能和物体的质量和速度有关。 活动2【活动】互动探究提问：那么，到底如何定量的来表示动能呢？ 过渡：上一节课我们研究了做功和物体速度变化的关系，两者之间有什么关系？ 提问：那么比例系数为多少呢？如何去确定呢？ 设计情景：如图所示，某物体的质量为m，在光滑的水平面上，受到与运动方向相同的恒力F的作用发生一段位移l，速度由v1增加到v2。求做功和速度变化的关系？ ①物体受到的力与加速度什么关系？ ②物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？ ③力F对物体所做的功多大？ ④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？ 选择学生的答案，投影学生的解答过程，归纳，总结。 根据牛顿第二定律： ……① 根据运动学公式： …② 外力F做功： …………③ 由①②③得： 思考：外力做功引起了什么量的变化？ 归纳：外力F所做的功等于“ ”这个物理量的变化，所以在物理学中就用“ ”这个量表示物体的动能。 提问：动能的大小由什么决定？它是标量还是矢量？ ①动能是标量，且总为正值，由物体的速率和质量决定，与运动方向无关； 提问：动能的单位？ 提问：二战时一位飞行员用手抓住了一颗飞行的子弹，这说明了什么？ 提问：⑴上式的物理意义是什么？ ⑵如果物体受到几个力共同作功，上式是否还成立呢？ 讲解：上式具有普遍意义，是力学中的一条重要规律。 二、动能定理 1、表述：合外力对物体做的功，等于物体动能的变化。 2、公式： 提问：刚才的推导是在物体受恒力作用，并且做直线运动的情况下得出的。如果物体受到变力作用或物体做曲线运动时，定理是否正确呢？ （1)合外力做正功，动能增加合外力做负功，动能减少 （2）动能定理中的功是合外力做的总功 总功的求法 a、先求合力，再求合力功 b、先求每个力做的功，再求代数和 （3）适用范围：既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，也适用于曲线运动。 例.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. 确定研究对象：飞机 分析研究过程：飞机滑跑过程 分析受力：重力、支持力、牵引力和阻力 分析做功情况：牵引力和阻力做功 分析动能变化：初动能、末动能 根据动能定理列出方程，求解。 思考：如果用牛顿运动定律和运动学公式是否可以求解？ 教师讲解：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？ 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，所以用它来处理问题比较方便 引导学生看课本例题2。 提问：通过两个例题，你是否可以归纳出应用动能定理解题的步骤？ 总结步骤 活动3【活动】学生讨论交流学生观察演示实验小球从斜面上滑下：同一小球，高度越高，小球把木块推得越远；同一高度，质量越大，小球把木块推得越远。 学生回答：力对初速度为零的物体所做的功与物体速度的二次方成正比。 学生讨论：找出做功和速度平方变化的定量关系。 学生讨论，求解。 学生讨论找出“ ”这个特定意义的物理量。 学生回答：动能的大小由物体的质量和速率决定。 学生讨论：动能是标量。 学生回答：动能的单位和功的单位相同。 学生讨论：子弹相对飞行员的速度很小，相对动能也就很小。 学生回答：做功等于物体动能的变化。 学生讨论：可以成立，此时的W应为合外力对物体做的总功。 学生讨论：采用微元法，将物体的运动分解成许多小段，在每一小段上物体受到恒力且做匀速运动，可以得到同样的结论。 练一练，做一做，想一想 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、牵引力和阻力的作用。 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， 据动能定理得： 代入数据得：F=1.8×104N 活动4【作业】布置作业《学业质量模块测评》第1、2、3、4、5题 活动5【活动】学生学习活动评价设计书面评价——限时完成 由光滑水平面上一物体原来静止，引申到初速度不为零的推导，得出动能定理表达式。加深对动能概念及公示的理解，设计巩固练习。 设计绕平面绕中轴转动的摩擦力做功问题 谢丽华评论
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