高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 动能和动能定理教案

8.3 动能和动能定理

教学目标：

（一）知识与技能

1．理解动能的概念。

2．熟练计算物体的动能。

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，体会科学探究的方法。

2．理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。

（三）情感态度与价值观

1．通过演绎推理的过程，培养对科学研究的兴趣。

2．通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然学科中所蕴含的严谨的逻辑关系，反映了自然界的真实美。

重点：

1．能科学探究功与动能变化的关系，借助牛顿第二定律，推到出动能定理。

难点：

1．会用动能定理处理有关实际问题，特别是动能定理在变力做功和曲线运动中的应用，领会运用动能定理解题的优越性。

教学过程：

一、         导入新课：

物体的动能跟物体的质量和速度都有关系。物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。炮弹在炮筒内推力的作用下速度越来越大，动能增加。这种情况下推力对物体做了功。

你还能举出其他例子，说明动能和力做的功有关吗？这对于定量研究动能有什么启发呢？

二、讲授新课：

1、动能的表达式

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

代表什么？

在物理学中，这个量表示物体的动能。

动  能

1）定义：物体由于运动而具有的能量。

2）表达式：

3）单位：焦耳（J） 1 J＝1 kg·m2·s－2

4）动能的“四性”

(1)相对性：选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。

(2)状态性：动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。

(3)标量性：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值。

(4)瞬时性：动能具有瞬时性，与某一时刻或某一位置的速率相对应。

思考与讨论

2016年8月16日，我国成功发射首颗量子科学实验

卫星“墨子号”，它的质量为631 kg，某时刻它的速度大小

为 7.6 km/s，此时它的动能是多少？

2、动能定理

由可得，W=

即恒力做功的大小等于动能的改变量

1）动能定理：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。

动能定理表明：不管是恒力做功还是变力做功，最终做功的代数和（合力做的功）等于动能的变化量。这也表明动能的变化量只看结果不看过程。

不仅适用于恒力做功和直线运动，也适用于变力做功和曲线运动情况

2）表达式：       W ==

3）对动能定理的理解

(1)表达式W＝ΔEk中的W为外力对物体做的总功．

(2)动能定理描述了做功和动能变化的两种关系．

①等值关系：物体动能的变化量等于合力对它做的功．

②因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做的功来度量．

(3)适用范围

     动能定理应用广泛，直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功、同时做功、分段做功等各种情况均适用。

特别提醒：

(1)动能定理说明了外力对物体所做的总功和动能变化间的一种因果关系和数量关系，不可理解为功转变成了物体的动能，而是意味着“功引起物体动能的变化”，即物体动能的变化是通过外力做功的过程来实现的。

(2)动能定理中的位移和速度必须是相对于同一个参考系的，一般以地面或相对地面静止的物体为参考系。

4）应用动能定理解题的步骤

(1)选取研究对象，明确它的运动过程；

(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况：

受哪些力―→各力是否做功―→做正功还是负功―→做多少功―→各力做功的代数和

(3)明确研究对象在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2；

(4)列出动能定理的方程W合＝Ek2－Ek1及其他必要的解题方程，进行求解。

定对象，选过程；

析受力，知运动；

定初末，算总功；

列方程，细求解。

5）动能定理与牛顿定律解题的比较

两种思路对比可看出应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单，不易出错。

特别提醒 ：

(1)动能定理的研究对象是单一物体，或者是可以看作单一物体的物体系统。

(2)动能定理是求解物体的位移或速率的简捷公式。当题目涉及位移和速度而不涉及时间时可优先考虑动能定理；处理曲线运动中的速度问题时也要优先考虑动能定理。

(3)若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可分段考虑也可整个过程考虑。但求功时，有些力不是全过程都做功，必须根据不同的情况分别对待求出总功。

练习：见ppt

【板书设计】

8.3 动能和动能定理

一、            动能的表达式

表达式：

二、            动能定理

内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。

表达式：

【教学反思】