基于大单元教学设计的高中物理教案 必修二 8.3动能和动能定理 1新
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基于大单元教学设计的高中物理教案
课题名称：必修 第二册 8.3《动能和动能定理》教案
课型：新授课
一、教学目标
1. 理解动能的概念，利用动能定义式进行计算。
2. 理解动能定理表述的物理意义，并能进行相关分析与计算。
3. 恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理。
二、教学重难点
重点：
1.动能概念的理解；。
2.动能定理及其应用。
3. 恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理。
难点：
1. 对动能定理的理解与应用。
2. 恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理。
三、教学环节
[新课导入]
我们知道功是能量转化的量度，重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹性势能的变化。那么动能和力的做功有关吗？
例如：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。
出示图片:炮弹在炮筒的推力的作用下运动
本节我们就来探寻动能的表达式以及动能的变化与力的做功的关系。
[主干知识导引]
[概念梳理 夯实基础]
1．动能的特征
(1)是状态量：与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应．
(2)具有相对性：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．
(3)是标量：只有大小，没有方向；只有正值，没有负值．
2．动能的变化
(1)ΔEk＝mv－mv为物体动能的变化量，也称作物体动能的增量，表示物体动能变化的大小．
(2)动能变化的原因
合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，合力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了多少功来度量．
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．
4. 动能定理在解题中的应用
动能定理与牛顿运动定律是解决力学问题的两种重要方法。通常情况下，若问题涉及时间、加速度或过程的细节，要用牛顿运动定律解决；而曲线运动、变力作用或多过程问题等，一般应用动能定理解决。
一个变力和若干个恒力都对物体做功时，可以先求出恒力做的功，然后用动能定理间接求变力做的功，即W变＋W恒＝ΔEk
[教学总结]
一、动能的表达式
Ek= ①标量 ②状态量 ③低速物体
二、动能定理
1.内容
2.表达式： - =W
[随堂快练]
【例题 1】一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0×104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移 l 达到 2.5×103m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的 。g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。
分析 本题已知飞机滑跑过程的始、末速度，因而能够知道它在滑跑过
程中增加的动能。根据动能定理，动能的增加等于牵引力做功和阻力做功的代数和。
如图所示，在整个过程中，牵引力对飞机做正功、阻力做负功。由于飞机的位移和所受阻力已知，因而可以求得牵引力的大小。
解: 以飞机为研究对象， 设飞机滑跑的方向为x轴正方向。飞机的初动能Ek1 ＝0，末动能 ，合力 F 做的功W ＝ Fl
根据动能定理:W ＝ Ek2 － Ek1 有:
由于 F ＝ F 牵 － F 阻 ，F 阻 ＝ kmg，
则
把数值代入后得到:F 牵 ＝ 1.04×10 5 N
飞机平均牵引力的大小是 1.04×10 5 N。
例2 质量M＝6.0×103 kg的客机，从静止开始沿平直的跑道匀加速滑行，当滑行距离l＝7.2×102 m时，达到起飞速度v＝60 m/s。求：
(1)起飞时飞机的动能是多少？
(2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大？
(3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为3.0×103 N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大？
答案 (1)1.08×107 J (2)1.5×104 N (3)9.0×102 m
解析 (1)飞机起飞时的动能Ek＝Mv2
代入数值得Ek＝1.08×107 J。
(2)设牵引力为F，由受力分析知合外力为F，
总功W＝Fl
Ek1＝0，Ek2＝Ek，则ΔEk＝Ek2－Ek1＝Ek
由动能定理得Fl＝Ek代入数值，解得F＝1.5×104 N。
(3)设滑行距离为l′，阻力为f，飞机受到的合力为F－f。
其总功W＝(F－f)l′
由动能定理得(F－f)l′＝Ek－0
整理得l′＝，代入数值，得l′＝9.0×102 m。
