人教版高中物理必修2《7.动能和动能定理》教学设计1

《动能和动能定理》教案

【教学目标】

  一．知识与技能

  1．使学生进一步理解动能的概念，掌握动能的计算式。

  2．结合教学，对学生进行探索研究和科学思维能力的训练。

  3．理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题。

  二.过程与方法

  1．运用归纳推导方式推导动能定理的表达式。

  2.对比分析动力学知识与动能定理的应用。

  三.情感、态度与价值观

   通过动能定理的推导,感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣。

【教学重点、难点】

   教学重点：动能的概念。

   教学难点：对动能定理的理解和应用。

【教学方法】

   探究、讲授、讨论、练习

【教具准备】

   多媒体课件

【教学过程】

 [新课导入]上节课我们用实验探讨了在一个特殊情形下动能与的关系，这节课我们将用理论进行推导，看理论与实验是否相符。

（观看日本的海啸）提问：洪水为什么具有这样大的破坏性？  

［板书］动能、动能定理.

师：我们知道动能的大小是与哪些因素有关?

生：物体的质量和速度有关，物体的质量越大，运动的速度越大，物体具有的动能就越大。

那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢?我们接下来就来探究这个问题。

[新课教学]

动能的表达式

 (投影展示思考，小组合作讨论)

思考1：一架在水平跑道上的飞机在牵引力的作用下（不记阻力），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？

引导学生回答（1）飞机的动能增大，因为飞机的质量不变，但是速度越来越大。

            （2）由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大。

                （3）由功能关系可以得到，牵引力对飞机做了多少功，飞机的动能就增加多少。

［方法渗透］

    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 。

（用投影仪投影下列物理情景及问题，学生自主学习“动能的表达式”并完成相应问题。）

一个初速为v1，质量为m的物体，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移L，速度增加到v2;

1. 物体在恒力作用下做怎样的运动？
2. 物体加速度为多大？
3. 物体的位移可以怎样表示？
4. 在这个过程中恒力做的功为多少？

【学生作出相应回答】

W=

强调这里的力为合外力，这个式子对比重力做功与重力势能变化量关系的过程：

重力做的功表明重力做的功等于“mgh”的变化，同理这个式子可以用文字叙述成什么？

［学生归纳］

用文字语言表述表中的结论：

             力F所做的功等于“mv2”这个物理量的变化。

 物理学上就把这个具有特定意义的物理量叫动能。

补充：（鼓励：这位同学总结得非常好，我们都要向他学习）我们在上一节课的实验探究中已经表明，力对初速度为零的物体所做功与物体速度的平方成正比，这也印证了我们的想法。

（板书）一 动能 （）

动能的表达式：

一个新的物理量的学习，除了对它的概念和表达式的学习以外，还要掌握它的其他什么相关内容？请同学们类比“重力势能”这个物理量的学习过程，总结还应掌握哪些动能的相关内容。

学生回答：动能的单位、动能的矢量性、是状态量还是过程量、正负性。

1. 单位：焦耳（J）
2. 矢标性：标量
3. 状态量    正值

补充：这位同学总结的很好，很全面，只有一点需要补充一下，我们知道，重力势能和弹簧的弹性势能都与相对位置有关，那么动能有没有相对性呢?动能也应该有相对性，它与参考系的选取有关。以后再研究这个问题时，如果不加以特别的说明，都是以地面为参考系来研究问题的。

课堂练习：

1．质量一定的物体……………(  BC  )

   A.速度发生变化时，其动能一定变化

   B.速度发生变化时，其动能不一定变化

   C.速度不变时．其动能一定不变   

   D.动能不变时，其速度一定不变

2.我国在1970年发射的第一颗人造地球卫星，质量为173Kg,做匀速圆周运动的速度为7.2km/s，它的动能是多少？              

学生自己计算：=173（7.2）J=

(过渡)有了动能的表达式后，前面我们推出的W＝,,就可以写成W＝Ek2—Ek1

这个式子表明什么问题呢?请你用文字叙述一下。

学生叙述：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。

补充：（鼓励）而这位同学刚刚归纳的这个结论，就是我们今天要学的动能定理。

（板书）二 动能定理

   内容：力（合外力）)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。

1.物体动能的变化：

2.表达式：

3.公式中各量的物理意义及单位

学生回答：（老师引导）表示合力做的功，（怎么求合力做的功？）1、先求物体所受的合外力，在求合外力做的功；2、外力做功之和（这里的力都应该是恒力）。（那如果我们遇到的是变力怎么办？如动力机器在一恒定功率启动的时候，牵引力随着速度的增大而变小，那怎么求这时合力做的功？）W=Pt单位J，表示末动能，表示初动能，（所以我们要搞清楚初速度和末速度，才能正确的表达出初动能和末动能）表示动能的变化，这与一过程相对应，右面的单位也是J。

那中间还有一个“等于”表示什么意思？一个是表示左右两边单位相同，另外引起物体动能变化的原因是因为合力对物体做了功，合力所做的功等于物体动能的变化，所以物体动能的变化可以用什么来量度呀？合力所做的功。

“=”反映了动能的变化用合外力对物体所做的功来量度。

小组合作讨论：  1.当力对物体做正功时，物体动能如何变化？

（课件展示问题）  2.当力对物体做负功时，物体动能如何变化？

拓展：刚才我们推导出来的动能定理，我们是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出的．动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况，该怎样理解?

    当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，我们仍然采用过去的方法，把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理．

    正是因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况，所以在解决一些实际问题中才得到了更为广泛的应用．

（板书）三 应用

（投影展示例题，学生分析问题，讨论探究解决问题的方法．）

例1.一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的位移为L＝500ｍ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.

引导学生审题并思考：

1. 飞机的初速度多大？末速度多大？

2.飞机运动过程中水平方向受到哪些力的作用？各个力的大小和方向如何?

（请同学们思考分析，并解决这个问题，给同学们一定时间，老师巡回指导）

抽点学生叙述解题思路。有的可能用动能定理解决这个问题，有些可能用牛顿运动定律和运动学公式解决这个问题，（如果没有，教师引导）并正在屏幕上展示这两种解题过程。

小组合作讨论：比较上面两种解题过程，分析运用动能定律解题的优点。

引导学生总结：

  1.动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿运动定律方便。

  2.动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动解决这样一类问题非常困难。

课后思考1：请大家根据这道题总结一下用动能定理解决问题的一般步骤。

课后思考2：完成教材73页例2，并思考：做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式的过程，或从一个物体转移到另一个物体的过程。在例2中，阻力做功，汽车的动能到哪里去了？

【课堂小结】

（让学生自己小结，在屏幕上展示小结内容）

7.7 动能和动能定理

 动能的表达式   

   1．动能的表达式： Ek=．

   2．动能的单位和标矢性

 动能定理  

 1．推导过程

     2．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．

 3．公式表示：W合＝△Ek

动能定理的应用

【课外活动】

请同学们收集在实际生活中，什么情况下人们需要增加物体的“动能”，什么情况人们想要减少物体的“动能”？

【布置作业】

问题与练习：P74   2.3.4

【板书设计】

7.7 动能和动能定理

一．动能  

   动能的表达式Ek=

二．动能定理   

1．内容

2．公式表示：W合＝△Ek

3. 理解

三．应用

【教学后记】