7.动能和动能定理教案2

7.动能和动能定理　 高中物理       人教2003课标版

知识与技能

1．理解动能的确切含义和表达式。

2．理解动能定理及其推导过程、适用范围、简单应用。

3．培养学生探究过程中获取知识、分析实验现象、处理数据的能力。

过程与方法

1．设置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。

情感态度与价值观

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．通过探究验证培养合作精神和积极参与的意识。

3．用简单仪器验证复杂的物理规律，培养学生不畏艰辛敢于进取的精神。

4．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

1.动能的概念. 2.动能定理及其应用

一、引入新课

1.问：什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?

2.学生答：

物体由于运动而具有的能叫动能；

物体的动能跟物体的质量和速度有关系.

3.引入

那么，物体的动能跟物体的质量速度有什么关系呢?本节课我们来研究这个问题.

［板书课题：动能、动能定理］

二、新课教学

 (一)1.演示实验：(可利用媒体资料中的动画)

①介绍实验装置：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功.

②演示并观察现象

a.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.

b.让质量不同的滑块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.

③从功能关系定性分析得到：

物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢?

(二)1.出示下列思考题：

一架飞机在牵引力的作用下(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?

2.学生讨论并回答

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.

3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.

4.出示思考题二：

如图所示，一个物体的质量为ｍ，初速度为ｖ１，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移s，速度增大到ｖ2，则：

①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)

②物体的加速度多大?a＝

③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?  

④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?

⑤在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：

⑥针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：合力F所做的功等于 这个物理量的变化；又据功能关系，F所做的功等于物体动能的变化，所以在物理学中就用 这个量表示物体的动能.

⑦讲述动能的有关问题：

a.物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半.

b.公式Eｋ＝

c.动能是标量

ｄ.动能的单位：焦(J)

(三)动能定理

1.我们用Eｋ来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：W＝Eｋ2－Eｋ1

2.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量： 合力对物体所做的功； 物体的末动能； 物体的初动能.

3.请学生用语言把上式表达式叙述出来.

合力对物体所做的功等于物体动能的变化.

4.教师总结

通过刚才的分析讨论：我们知道合力所做的功等于物体动能的变化，这个结论叫做动能定理.

5.讨论

①当合力对物体做正功时，物体动能如何变化?

②当合力对物体做负功时，物体动能如何变化?

学生答：

当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；

当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减少.

6.教师讲解动能定理的适用条件

动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.

(四)动能定理的应用

1.出示下列例题

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.

注意：不要限制学生的解题思路

2.学生解答上述问题

3请学生上讲台完成：

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.

∴F合＝F－kmg＝ｍa ①

又ｖ２－０２＝２as  ∴ ②

由①和②得：

∴ N=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＝Fs，W阻＝－ｋｍｇs.据动能定理得：Fs-kmgs= 代入数据，解得F＝1.9×104 Ｎ

4.教师讲：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?

5.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，因为用它来处理问题时比较方便.

6.学生阅读课文例题的解答过程，概括用动能定理解题的方法和步骤.

学生：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，进而明确合外力的功.

③明确物体在始末状态的动能.

④根据动能定理列方程求解.

三、巩固练习

1.改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生改变，在下列情况下，汽车的动能各是原来的几倍.

a.质量不变，速度增大到原来的2倍.

b.速度不变，质量增大到原来的2倍.

c.质量减半，速度增大到原来的4倍.

ｄ.速度减半，质量增大到原来的4倍.

2.以大小相等的速度分别向竖直方向和水平方向抛出两个质量相等的物体，抛出时两个物体的动能是否相同?动量是否相同?

3.质量10 ｇ，以0.8 km/s飞行的子弹，质量60 kg，以10 ｍ/s的速度奔跑的运动员，二者相比，哪一个的动能大?哪一个的动量大?

四、小结

1.物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用Eｋ来表示，物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半( )

2.动能是标量，状态量.

3.动能定理是根据牛顿第二定律F＝ｍa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，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功.

5.动能定理的表达式虽是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用.

五、作业布置

教材P68页第3、 4题

六、板书设计

7.动能和动能定理　

7.动能和动能定理　

一、引入新课

1.问：什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?

2.学生答：

物体由于运动而具有的能叫动能；

物体的动能跟物体的质量和速度有关系.

3.引入

那么，物体的动能跟物体的质量速度有什么关系呢?本节课我们来研究这个问题.

［板书课题：动能、动能定理］

二、新课教学

 (一)1.演示实验：(可利用媒体资料中的动画)

①介绍实验装置：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功.

②演示并观察现象

a.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.

b.让质量不同的滑块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.

③从功能关系定性分析得到：

物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢?

(二)1.出示下列思考题：

一架飞机在牵引力的作用下(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?

2.学生讨论并回答

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.

3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.

4.出示思考题二：

如图所示，一个物体的质量为ｍ，初速度为ｖ１，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移s，速度增大到ｖ2，则：

①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)

②物体的加速度多大?a＝

③物体的初速、末速、位移之间有什么关系?  

④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?

⑤在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：

⑥针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：合力F所做的功等于 这个物理量的变化；又据功能关系，F所做的功等于物体动能的变化，所以在物理学中就用 这个量表示物体的动能.

⑦讲述动能的有关问题：

a.物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半.

b.公式Eｋ＝

c.动能是标量

ｄ.动能的单位：焦(J)

(三)动能定理

1.我们用Eｋ来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：W＝Eｋ2－Eｋ1

2.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量： 合力对物体所做的功； 物体的末动能； 物体的初动能.

3.请学生用语言把上式表达式叙述出来.

合力对物体所做的功等于物体动能的变化.

4.教师总结

通过刚才的分析讨论：我们知道合力所做的功等于物体动能的变化，这个结论叫做动能定理.

5.讨论

①当合力对物体做正功时，物体动能如何变化?

②当合力对物体做负功时，物体动能如何变化?

学生答：

当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；

当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减少.

6.教师讲解动能定理的适用条件

动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.

(四)动能定理的应用

1.出示下列例题

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.

注意：不要限制学生的解题思路

2.学生解答上述问题

3请学生上讲台完成：

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.

∴F合＝F－kmg＝ｍa ①

又ｖ２－０２＝２as  ∴ ②

由①和②得：

∴ N=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＝Fs，W阻＝－ｋｍｇs.据动能定理得：Fs-kmgs= 代入数据，解得F＝1.9×104 Ｎ

4.教师讲：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?

5.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，因为用它来处理问题时比较方便.

6.学生阅读课文例题的解答过程，概括用动能定理解题的方法和步骤.

学生：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，进而明确合外力的功.

③明确物体在始末状态的动能.

④根据动能定理列方程求解.

三、巩固练习

1.改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生改变，在下列情况下，汽车的动能各是原来的几倍.

a.质量不变，速度增大到原来的2倍.

b.速度不变，质量增大到原来的2倍.

c.质量减半，速度增大到原来的4倍.

ｄ.速度减半，质量增大到原来的4倍.

2.以大小相等的速度分别向竖直方向和水平方向抛出两个质量相等的物体，抛出时两个物体的动能是否相同?动量是否相同?

3.质量10 ｇ，以0.8 km/s飞行的子弹，质量60 kg，以10 ｍ/s的速度奔跑的运动员，二者相比，哪一个的动能大?哪一个的动量大?

四、小结

1.物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用Eｋ来表示，物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半( )

2.动能是标量，状态量.

3.动能定理是根据牛顿第二定律F＝ｍa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，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功.

5.动能定理的表达式虽是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用.

五、作业布置

教材P68页第3、 4题

六、板书设计