高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第三节 动能 动能定理教案设计

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第三节 动能 动能定理教案设计，共6页。教案主要包含了动能，动能定理，动能定理的应用等内容，欢迎下载使用。

1. 知道什么是动能，掌握动能的表达式。
2. 经历探究动能定理的过程，理解动能定理。
3. 能够应用动能定理解决生活中的相关问题。
教学重难点
教学重点
动能的表达式、动能定理、动能定理的应用
教学难点
动能的表达式、动能定理、动能定理的应用
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：播放春天的微风吹动树叶或花朵的视频，播放台风的视频。
教师口述：从视频切入动能话题。
沾衣欲湿杏花雨，吹面不寒杨柳风。这是描写春景的诗句。诗中的春风给人一种柔和的感觉。而台风则有可能造成拔起大树，掀翻汽车甚至摧毁房屋等危害。
同样是风，为什么会有这么大的区别？经过初中的学习, 我们知道因为它们的速度不同，因而它们的动能不同。那么，我们应怎样定量地描述动能的大小呢？
教师活动：展示内燃机火车的图片，并引入动能定理。
生活中与动能相关的实例还有很多。机车拉车箱，车箱前进，且速度逐渐增大。由于车箱的位移是逐渐增大的，故外力所做的功也是逐渐增大的。同时由于车箱的速度是增大的，故它的动能也是增大的。那么外力对车箱所做的功与车箱的动能的变化量有没有一定的关系呢？
讲授新课
一、动能
教师活动：创设情境，推导恒力做功与动能改变的关系。
质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力 F 的作用下发生一段位移l，速度由v1 增加到v2。
在这个过程中，恒力 F 做的功 W＝ Fl，根据牛顿第二定律，有
F＝ma MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 1)
再根据匀变速直线运动的速度与位移的关系式，有
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 2)
把F、l的表达式代入W＝ Fl 中，可得 F 做的功
MACROBUTTON MTPlaceRef \* MERGEFORMAT SEQ MTEqn \h \* MERGEFORMAT ( SEQ MTEqn \c \* Arabic \* MERGEFORMAT 3)
教师活动：讲解动能的概念。
物理学中把物体因运动而具有的能量称为动能。
教师设问：回忆初中所学内容，物体的动能与哪些因素有关。
学生活动：学生思考老师所提问题，然后集体回答。
教师活动：播放视频《探究动能的大小与哪些因素有关_小车》。
教师设问：通过初中的学习，我们已经知道了物体动能的大小与物体的质量和速度有关。在速度一定时，物体的质量越大，动能就越大；质量一定时，速度越大，动能就越大。那动能与物体的质量和速度有怎样的定量关系呢？
教师口述：功是过程量，能是状态量。从 GOTOBUTTON ZEqnNum600300 \* MERGEFORMAT REF ZEqnNum600300 \* Charfrmat \! \* MERGEFORMAT (3)式可以看出,像是代表能的状态量。
教师活动：讲解动能的表达式。
在物理学中，动能Ek的表达式为

教师活动：讲解动能的性质。
动能是标量。它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J。从上式也可以看出
1 kg·(m/s)2 = 1 kg·(m/s2) m = 1 N m = 1 J
二、动能定理
教师活动：讲解动能定理。
如果用Ek1代表物体的初动能、Ek2代表物体的末动能。则 GOTOBUTTON ZEqnNum600300 \* MERGEFORMAT REF ZEqnNum600300 \* Charfrmat \! \* MERGEFORMAT (3)式可表示为
W= Ek2- Ek1
上式表明，合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量。这个结论称为动能定理。从上式可以看出，当合外力对物体做正功时，物体的末动能大于初动能，动能增大。当合外力对物体做负功，或者物体克服合外力做功时，物体的末动能小于初动能，动能减小。
教师设问：请分别分析汽车加速启动时和汽车刹车时，合外力做功与汽车动能的变化之间的关系。
学生活动：学生之间讨论老师所提问题。
在汽车加速的过程中，牵引力和阻力的合力对汽车做正功，汽车的动能增大。在汽车刹车的过程中，阻力对汽车做负功，汽车的动能减小。
教师活动：讲解动能定理的特点。
(1)公式W＝Ek2－Ek1中W是合外力做功，不是某个力做功，W可能是正功，也可能是负功。
(2)Ek2、Ek1分别是末动能和初动能，Ek2可能大于Ek1，也可能小于Ek1。
(3)动能定理虽然可根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式推出，但动能定理本身既适用于恒力作用过程，也适用于变力作用过程，既适用于物体做直线运动的情况，也适用于物体做曲线运动的情况。
教师活动：讲解动能定理与牛顿运动定律的区别与联系。
三、动能定理的应用
按：本部分内容只是定性地讲解动能定理的应用。定量的分析还需要习题课或专题强化课来进行。
教师活动：展示与动能定理相关的图片，用动能定理定性分析相关问题。
航空母舰上可供战斗机起飞的跑道比较短。为了让战斗机能够获得足够的动能起飞，根据动能定理，需要对战斗机做更多的功因此，工程师们研发了弹射器，使战斗机在起飞时能够获得更多的动能以缩短助跑距离。
从安全的角度考虑，在设计儿童滑梯所示时，需要保证儿童从滑梯顶端滑到底部时速度不会过大。应用动能定理分析运动过程可知，重力做正功，摩擦力做负功因此，滑梯不能设计得过高，以适当控制重力做功的大小； 滑梯的倾斜度也不能太陡，以保证摩擦力做功的大小。
在高速公路上，常常能看到车距确认标志，提醒我们注意保持车距。根据动能定理，车辆从紧急刹车到静止，动能变化量较大，需要克服摩擦力做功，并有一定的制动距离。因此高速公路上，车辆之间需要保持必要的距离，以防止撞车意外发生。
典题剖析
例1 将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略。a为小球运动轨迹上的一点，小球上升和下降经过a点时的动能分别为Ek1和Ek2。从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的功为W1，从抛出开始到小球第二次经过a点时重力所做的功为W2。下列选项正确的是( )
A．Ek1＝Ek2，W1＝W2B．Ek1＞Ek2，W1＝W2
C．Ek1＜Ek2，W1＜W2D．Ek1＞Ek2，W1＜W2
答案：B
解析：从抛出开始到第一次经过a点和抛出开始第二次经过a点，重力做的功相等，即W1＝W2；设从小球第一次经过a点到第二次经过a点的过程中，空气阻力做的功为W，根据动能定理有－W＝Ek2－Ek1，可得Ek1＞Ek2，选项B正确。
例2 如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定( )
A．小于拉力所做的功
B．等于拉力所做的功
C．等于克服摩擦力所做的功
D．大于克服摩擦力所做的功
答案：A
解析：由题意知，W拉－W阻＝ΔEk，则W拉＞ΔEk。A正确，B错误；W阻与ΔEk的大小关系不确定。C、D错误。
课堂小结
牛顿定律
动能定理
相同点
确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析
适用条件
只能研究在恒力作用下物体做直线运动的情况
对于物体在恒力或变力作用下，物体做直线或曲线运动均适用
应用方法
要考虑运动过程的每一个细节，结合运动学公式解题
只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能
运算方法
矢量运算
代数运算