动能_势能_动能定理(物理教案)
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机械能教案-动能和势能一、教学目标通过本节课的学习,让学生了解机械能的概念、机械能守恒定律及动能和势能的概念和计算方法,掌握机械能守恒定律的应用,得势能与高度、动能与速度之间的关系,熟悉机械能和功、能和热的转换,掌握相关物理概念和公式,能够用所学知识解释和分析一些日常生活中的现象。
二、教学内容本节课主要内容包括:1、机械能的概念及计算方法2、机械能守恒定律的概念和应用3、动能的概念和计算方法4、势能的概念和计算方法5、机械能、能和功、能和热的转换6、相关公式、演算及日常生活中的应用。
三、教学重点1、机械能的概念,理解机械能守恒定律的内涵和应用2、动能和势能的概念及计算方法四、教学难点1、判断物体在不同情况下的能量变化情况2、掌握能、功和热能的转换规律。
五、教学方法本节课采用讲授、示范、演算、分组讨论、实验等多种教学方法,让学生充分参与课堂,提高学生自主学习能力。
六、教学流程1、引入通过引入开放式问题,引导学生了解机械能与动能、势能的概念,让学生能够注意到这些物理概念在生活中的常见体现。
2、知识讲解接下来,对关键概念和公式进行解释,通过演示和实验让学生能够更好地理解机械能和动能、势能的概念及其计算方法。
3、练习在掌握相关物理概念后,通过相关练习提高学生掌握和运用这些机械能相关概念、理论和公式的能力。
4、归纳总结该部分将几篇小问题综合在一起,让学生主动推导重要公式并联系现实情况对该理论进行解释。
5、实践操作学生在学习完理论后,通过实践操作学习并掌握动能、势能的概念。
教师通过给出实例,引导学生掌握应用技巧。
七、教学过程本节课时间安排大致为70分钟,可按如下方式分步进行:第一步:学生打开电脑,依照教师指示进入课件页面。
第二步:教师对机械能、动能、势能等概念进行精简讲解。
第三步:教师对物体转动时6个重要物理量进行定义及讲解。
第四步:教师展示实验,让学生实际操作机械能实验。
第五步:教师放出小问,让学生讨论。
动能和动能定理【教学重、难点】教学重点动能定理及其应用。
教学难点对动能定理的理解及其应用【教学方法】情景教学法、多媒体辅助法、合作讨论法、自主发现法【学法指导】发现学习法针对学生对新知识具有浓厚兴趣的特点,教学中应发挥学生的主体地位,精心创设问题情境,让学生自己发现问题,行程问题,并通过问题的思考、讨论获取问题的解决。
合作学习法根据学生善于争辩的特点,多鼓励学生开展合作学习,展开思维碰撞,相互取长补短。
【教学流程】第一步、课前自主预习课前布置预习任务,学生整体把握教材,广泛搜集资料,完成学习指导制定的《预案》。
设计意图:本着“以学生为主体”的原则,通过学生课前自学,落实本节基础知识。
完成后,各学习小组内相互交流,统一认识。
第二步、课堂学习环节一、学情调查,情景导入导入新课让学生观察运动的汽车、飞行的炮弹等身边的现象启发思考、自主提问、分组探讨.教师引导参考问题:什么是物体的动能?物体的动能大小跟哪些因素有关呢?环节二、问题展示、合作探究一、动能的表达式功是能量转化的量度,每一种力做功对应一种能量形式的变化.重力做功对应于重力势能的变化,弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化,前几节我们学习了重力势能的基本内容.“追寻守恒量”中,已经知道物体由于运动而具有的能叫做动能,大家举例说明哪些物体具有动能.参案:奔驰的汽车、滚动的足球、摆动的树枝、投出的篮球等运动的物体都具有动能.教师引导:重力势能的影响因素有物体的质量和高度,今天我们学习的动能影响因素有哪些?通过问题启发学生探究动能的影响因素.学生思考后总结:汽车运动得越快,具有的能量越多,应该与物体的速度有关;相同的速度,载重货车具有的能量要比小汽车具有的能量多,应该与物体的质量有关.即动能的影响因素应该是物体的质量和速度.问题:如何验证物体的动能与物体的质量和速度的关系?演示实验: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.1.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.2.让质量不同的木块从同一高度滑下,可以看到:质量大的滑块把木块推得远,对木块做的功多.师生总结:物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大.即质量、速度是动能的两个影响因素.问题:动能到底跟质量和速度有什么定量的关系呢?动能的表达式是怎样的?情景设置:大屏幕投影问题,可设计如下理想化的过程模型:设某物体的质量为m ,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,如图所示.提出问题:1.力F 对物体所做的功是多大?2.物体的加速度是多大?3.物体的初速度、末速度、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?推导:这个过程中,力F 所做的功为W=Fl根据牛顿第二定律F=ma而 al v v 22122=-,即a v v l 22122-= 把F 、l 的表达式代入W=Fl,可得F 做的功W=a v v ma 22122- 也就是W= 21222121mv mv -根据推导过程教师重点提示:1.221mv是一个新的物理量.2. 是物体末状态的一个物理量,是物体初状态的一个物理量,其差值正好等于合力对物体做的功.合力F所做的功等于这个物理量的变化,所以在物理学中就用这个物理量表示物体的动能.总结:1.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.2.动能的公式:221mv EK=3.动能的标矢性:标量.4.动能的单位:焦(J).教师引导学生分析动能具有瞬时性,是个状态量:对应一个物体的质量和速度就有一个动能的值.引导学生学会从实验现象中思考分析,最终总结归纳出结论.同时注意实验方法——控制变量法.例 1970年我国发射的第一颗人造地球卫星,质量为173 kg,运动速度为7.2 km/s,它的动能是多大?答案:JmvEK921048.421⨯==二、动能定理课件展示:通过大屏幕投影展示足球运动员踢球的场面,让学生观察,运动员用力将足球踢出,足球获得了动能;足球在草地上由于受到了阻力的作用,速度越来越小,动能越来越小.问题:1.若外力对物体做功,该物体的动能总会增加吗?2.如果物体对外做功,该物体的动能总会减少吗?做功与动能的改变之间究竟有什么关系呢?推导:将刚才推导动能公式的例子改动一下:假设物体原来就具有速度v1,且水平面存在摩擦力f,在外力F作用下,经过一段位移s,速度达到v2,如图,则此过程中,外力做功与动能间又存在什么关系呢?外力F做功:W1=Fs摩擦力f做功:W2=-fs外力做的总功为:W总=Fs-fs=ma· =Ek2-Ek1=ΔEk.师生总结:外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量.其中F与物体运动同向,它做的功使物体动能增大;f与物体运动反向,它做的功使物体动能减少.它们共同作用的结果,导致了物体动能的变化.学生根据课本提供的问题情景,运用牛顿第二定律和运动学公式独立推导出外力做功与物体动能变化的关系.思维拓展将上述问题再推广一步:若物体同时受几个方向任意的外力作用,情况又如何呢?引导学生推导出正确结论并板书: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,这个结论叫动能定理.用W总表示外力对物体做的总功,用Ek1表示物体初态的动能,用Ek2表示末态动能,则动能定理表示为:W总=Ek2-Ek1=ΔEk.分组讨论:根据动能定理的表达形式,提出下列问题,加强对动能定理表达式的理解: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?学生总结分析:1.当合力对物体做正功时,末动能大于初动能,动能增加.2.当合力对物体做负功时,末动能小于初动能,动能减少.知识拓展1.外力对物体做的总功的理解有的力促进物体运动,而有的力则阻碍物体运动.因此它们做的功就有正、负之分,总功指的是各外力做功的代数和;又因为W总=W1+W2+……=F1·s+F2·s+……=F合·s,所以总功也可理解为合外力的功.2.对动能定理标量性的认识定理中各项均为标量,因此单纯速度方向改变不影响动能大小.如匀速圆周运动过程中,合外力方向指向圆心,与位移方向始终保持垂直,所以合外力做功为零,动能变化亦为零,并不因速度方向改变而改变.3.对定理中“变化”一词的理解由于外力做功可正、可负,因此物体在一运动过程中动能可增加,也可能减少.因而定理中“变化”一词,并不表示动能一定增大,它的确切含义为末态与初态的动能差,或称为“改变量”,数值可正,可负.4.对状态与过程关系的理解功是伴随一个物理过程而产生的,是过程量;而动能是状态量.动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系.5.对适用条件的理解:动能定理的表达式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.例2 一架喷气式飞机,质量m=5.0×103 kg ,起飞过程中从静止开始滑跑.当位移达到l=5.3×102 m 时,速度达到起飞速度v=60 m/s.在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍.求飞机受到的牵引力.解: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=Fl ,W 阻=-kmgl.据动能定理得:Fl-kmgl= mv2,代入数据,解得F=1.8×104 N.环节三 、知识梳理 归纳总结1、动能的表达式2121mv E K =2.动能定理 动能定理: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。
动能定理的应用-物理教案一、教学目的通过学习动能定理的应用,能够理解动能定理的物理意义和应用方法,掌握动能定理的计算方法及应用技巧,通过实际案例进行分析,加深对动能定理的理解和应用能力;同时,能够培养学生的科学思维、分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1.动能定理的基本概念动能定理是牛顿运动定律的一个重要应用,它是描述物体运动状态的一个重要公式。
其基本表达式为:$W=\Delta E_k$,其中,$W$表示合外力所做的功,$\Delta E_k$表示物体动能的增量。
动能是描述物体运动状态的重要物理量,它是物体速度的平方与质量的乘积,即$E_k=\frac{1}{2}mv^2$。
2.动能定理的应用动能定理可以用来分析物体的运动状态变化,特别在研究机械能的转化和守恒的问题时,使用动能定理非常方便。
体运用如下:(1)计算合外力所做的功当物体在运动过程中受到作用力时,会改变物体的动能。
通过应用动能定理,可以计算出作用外力所做的功。
计算公式为:$W_{\mathrm{AB}}=\Delta E_k=E_{k2}-E_{k1}$,其中,$E_{k2}$表示物体在B点的动能,$E_{k1}$表示物体在A点的动能。
考虑到机械能守恒的条件,合外力做的功可以应用动能定理推导出物体由A点到B点的速度关系式,也就是牛顿第二定律。
(2)计算物体的速度和距离通过应用动能定理,可以计算物体在不同位置的速度大小和移动距离,推导物体运动的运动规律,特别是考虑到重力的作用、摩擦力的作用、空气阻力的影响等,可以准确的计算物体的运动情况。
(3)计算功率和能量转化效率利用动能定理,可以计算物体运动时所产生的功率大小和能量转化效率,这对于实际运动的设备与机器的设计和优化,以及能源的合理利用等有着非常重要的意义。
三、教学方法本节课程通过讲解理论知识和实例分析相结合的方式完成,采用解析和实验的方式教学,既可以通过推导公式和计算实例演示说明动能定理的基本应用,又可以通过物理实验来说明类似实际运动设备的原理,针对具体案例进行思考并引导学生进行讨论与发现。
动能和动能定理(教案)第一章:引言1.1 课程背景本节课将介绍物理学中的一个重要概念——动能,并引入动能定理。
动能是物体运动时所具有的能量,它与物体的质量和速度有关。
动能定理则揭示了物体在受力作用下动能的变化规律。
1.2 学习目标通过本节课的学习,学生能理解动能的概念,掌握动能的计算方法,并能运用动能定理分析实际问题。
1.3 教学方法采用讲授法,结合示例和练习,引导学生掌握动能和动能定理的相关知识。
第二章:动能的概念2.1 动能的定义动能是指物体由于运动而具有的能量。
它的计算公式为:动能= 1/2 m v^2,其中m为物体的质量,v为物体的速度。
2.2 动能的性质动能是一种标量,没有方向,只与物体的质量和速度有关。
动能随着物体速度的增加而增加,速度减小而减小。
2.3 动能与势能的转化物体在运动过程中,动能可以与势能相互转化。
例如,在抛体运动中,物体上升时势能增加,下降时势能减少,动能增加。
第三章:动能定理3.1 动能定理的表述动能定理指出,物体所受外力的功等于物体动能的变化。
即:外力所做的功= 物体动能的增加量。
3.2 动能定理的应用动能定理可以用来分析物体在受力作用下的运动状态。
通过计算外力所做的功和物体动能的变化,可以判断物体的速度、质量和加速度等参数。
第四章:动能定理的实际应用4.1 抛体运动以抛体运动为例,运用动能定理分析物体在抛出和落回时的动能变化,以及重力所做的功。
4.2 碰撞问题运用动能定理分析碰撞过程中动能的转移和转化,以及碰撞前后物体的速度和质量变化。
4.3 摩擦力对动能的影响分析摩擦力对物体动能的影响,如摩擦力做功导致物体动能的减少。
第五章:总结与拓展5.1 动能和动能定理的概念和应用本节课介绍了动能和动能定理的概念,以及它们在实际问题中的应用。
5.2 动能和动能定理的拓展研究引导学生思考动能和动能定理在其他领域中的应用,如航空航天、汽车运动等。
5.3 课后作业布置相关练习题,巩固学生对动能和动能定理的理解和应用。
动能和动能定理(教案)章节一:引言教学目标:1. 让学生了解动能的概念。
2. 让学生理解动能定理的含义。
教学内容:1. 动能的定义。
2. 动能定理的表述。
教学步骤:1. 引入话题:讨论物体运动时具有的能量。
2. 讲解动能的概念:物体由于运动而具有的能量。
3. 解释动能定理:物体的动能变化等于所受外力做的功。
教学评估:1. 提问:动能的定义是什么?2. 提问:动能定理的含义是什么?章节二:动能的计算教学目标:1. 让学生掌握动能的计算方法。
2. 让学生了解影响动能的因素。
教学内容:1. 动能的计算公式。
2. 影响动能的因素。
教学步骤:1. 讲解动能的计算公式:动能= 1/2 m v^2,其中m 为物体的质量,v 为物体的速度。
2. 讨论影响动能的因素:质量、速度。
教学评估:1. 提问:动能的计算公式是什么?2. 提问:影响动能的因素有哪些?章节三:动能定理的应用教学目标:1. 让学生掌握动能定理在实际问题中的应用。
2. 让学生学会利用动能定理解决问题。
教学内容:1. 动能定理在实际问题中的应用。
2. 利用动能定理解决问题的步骤。
教学步骤:1. 讲解动能定理在实际问题中的应用:物体在不同高度的动能计算、物体碰撞等问题。
2. 介绍利用动能定理解决问题的步骤:确定已知量和未知量、列式求解。
教学评估:1. 提问:动能定理在实际问题中的应用有哪些?2. 提问:利用动能定理解决问题的步骤是什么?章节四:动能定理的综合应用教学目标:1. 让学生能够综合运用动能定理解决复杂问题。
2. 让学生理解动能定理在物理学中的重要性。
教学内容:1. 动能定理在复杂问题中的应用。
2. 动能定理在物理学中的重要性。
教学步骤:1. 讲解动能定理在复杂问题中的应用:物体在斜面上的运动、物体在空气阻力的影响下的运动等。
2. 强调动能定理在物理学中的重要性:能量守恒、力学问题解决等。
教学评估:1. 提问:动能定理在复杂问题中的应用有哪些?2. 提问:动能定理在物理学中的重要性是什么?章节五:总结与复习教学目标:1. 让学生复习动能和动能定理的知识点。
动能和动能定理(教案)第一章:引言教学目标:1. 了解动能的概念。
2. 理解动能与物体运动状态的关系。
教学内容:1. 动能的定义:介绍动能的定义,即物体由于运动而具有的能量。
2. 动能的单位:解释国际单位制中动能的单位,即焦耳(J)。
3. 动能与速度的关系:阐述动能与物体速度的关系,即速度越大,动能越大。
教学活动:1. 引入动能的概念,让学生初步了解动能的概念。
2. 通过示例或实验,让学生观察和体验动能与物体运动状态的关系。
作业与评估:1. 让学生回答动能的定义和单位。
2. 让学生解释动能与速度的关系,并给出实例。
第二章:动能的计算教学目标:1. 学会计算物体的动能。
2. 理解动能计算公式的含义。
教学内容:1. 动能计算公式:介绍动能计算公式,即动能等于物体的质量乘以速度的平方的一半。
2. 动能与质量和速度的关系:解释动能与物体质量和速度的关系,即质量越大,速度越大,动能越大。
教学活动:1. 讲解动能计算公式的推导过程。
2. 通过示例或练习,让学生运用动能计算公式计算不同物体的动能。
作业与评估:1. 让学生回答动能计算公式及其含义。
2. 让学生运用动能计算公式计算给定物体的动能。
第三章:动能定理教学目标:1. 理解动能定理的概念。
2. 学会应用动能定理解决问题。
教学内容:1. 动能定理的定义:介绍动能定理的定义,即外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
2. 动能定理的应用:解释如何应用动能定理解决问题,例如计算物体在受力作用下的动能变化。
教学活动:1. 讲解动能定理的概念和推导过程。
2. 通过示例或练习,让学生应用动能定理解决问题。
作业与评估:1. 让学生回答动能定理的定义及其应用。
2. 让学生应用动能定理解决给定的问题。
第四章:动能定理在实际问题中的应用教学目标:1. 学会将动能定理应用于实际问题。
2. 理解动能定理在物理学和工程学中的应用。
教学内容:1. 动能定理与实际问题的关系:介绍如何将动能定理应用于实际问题,例如计算物体在碰撞、抛射和摩擦力作用下的动能变化。
动能和动能定理(教案)第一章:引言教学目标:1. 让学生了解动能的概念和意义。
2. 让学生理解动能定理的基本原理。
教学内容:1. 动能的定义和计算公式。
2. 动能定理的表述和意义。
教学步骤:1. 引入话题:讨论物体的运动和它的能量。
2. 讲解动能的概念:解释动能的定义和计算公式。
3. 介绍动能定理:阐述动能定理的表述和意义。
教学评估:1. 检查学生对动能的定义和计算公式的理解。
2. 确认学生对动能定理的表述和意义的理解。
第二章:动能的计算教学目标:1. 让学生掌握动能的计算方法。
2. 让学生能够应用动能定理解决简单问题。
教学内容:1. 动能的计算公式。
2. 动能定理的应用。
教学步骤:1. 回顾动能的定义和计算公式。
2. 讲解动能定理的应用:解决简单问题。
教学评估:1. 检查学生对动能计算公式的掌握。
2. 确认学生能够应用动能定理解决简单问题。
第三章:动能定理的应用教学目标:1. 让学生能够应用动能定理解决实际问题。
2. 让学生理解动能定理在物理学中的应用。
教学内容:1. 动能定理的应用:解决实际问题。
2. 动能定理在物理学中的应用。
教学步骤:1. 讲解动能定理的应用:解决实际问题。
2. 讨论动能定理在物理学中的应用。
教学评估:1. 检查学生对动能定理应用的理解。
2. 确认学生能够应用动能定理解决实际问题。
第四章:动能和动能定理的综合应用教学目标:1. 让学生能够综合应用动能和动能定理解决复杂问题。
2. 让学生理解动能和动能定理在物理学中的重要性。
教学内容:1. 动能和动能定理的综合应用:解决复杂问题。
2. 动能和动能定理在物理学中的重要性。
教学步骤:1. 讲解动能和动能定理的综合应用:解决复杂问题。
2. 强调动能和动能定理在物理学中的重要性。
教学评估:1. 检查学生对动能和动能定理综合应用的理解。
2. 确认学生理解动能和动能定理在物理学中的重要性。
第五章:总结与展望教学目标:1. 让学生总结动能和动能定理的学习内容。
课时教学设计课题第八章第三节动能和动能定理授课时间:2024年6月27日课型:新课(观察探究课)课时:一课时教教学目标物理观念:理解动能的内涵,能用动能定理分析解释生产生活中的相关现象,解决一些相关的实际问题科学思维:能利用动能定理解决动力学问题和变力做功问题科学探究:能通过理论推导得出动能定理的内容。
科学态度与责任: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科学中所蕴含的严谨的逻辑关系,有较强的学习和研究物理的兴趣。
重点难点重点:1.掌握动能的概念(重点)2.理解动能定理的内容(重点)难点:应用动能定理解决简单或者多过程问题。
教学准备1.动能演示器演示器2.教学PPT课件教学思路学生在初中的基础上进一步明确了:物体的速度、质量越大,物体由于运动而具有的动能就越大。
并认识到功是能量转化的量度,某个力对物体做功就一定对应着某种能量的变化,那么已有的认知经验就会激发学生进一步思索物体动能的表达式和引起物体动能变化的原因,从而为我们接下来的探究教学提供有效条件。
教学过程活动设计1.课前引导提问 3.研究动能和它的变化的规律2.观察各种动能演示器 4. 课堂练习环节一:课前引导提问教师活动:提问1.什么叫势能?2.势能的变化条件是什么?3.能量和功之间有什么关系?4.什么叫动能?5.动能和势能的公式6.能量的单位是什么?学生活动:让学生回答1.物体受到重力的原因而得到的能量2.物体的质量和高度的变化3.做功是能量变化的过程4.物体运动而得到的能量5.Ek=0.5mV2 Eh=mgh6.J KJ环节二:让学生观察圆周运动环节三:讨论圆周运动的规律一、情境引入利用大屏幕投影展示子弹穿扑克牌、风力发电等照片,让学生观察、自主提问、分组探讨物体由于运动而具有的能叫做动能。
列车的动能如何变化?变化的原因是什么? 磁悬浮列车在牵引力的作用下(不计阻力),速度逐渐增大? 二、新课教学 一、动能的表达式如图所示设某物体的一个物体的质量为m,初速度为1υ,在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ,速度增大到2υ,则: 1.力F 对物体所做的功多大?(W =Fl ) 2.物体的加速度多大?a =mF3.物体的初速、末速、位移之间有什么关系?al 22122=-υυ4.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评析:21222122212221222121222υυυυυυυυm m W a m a Fl W a l al m aF -=⇒-⨯==⇒⎪⎭⎪⎬⎫-=⇒=-= 从21222121υυm m W -=这个式子可以看出,“υm 21”很可能是一个具有特殊意义的物理量。
动能和动能定理(教案)第一章:引言1.1 课程背景本节课将介绍物理学中的一个重要概念——动能,以及动能定理。
动能是物体运动时所具有的能量,它在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
通过学习动能和动能定理,同学们将能够更好地理解物体运动的规律。
1.2 学习目标1. 了解动能的定义及表示方法;2. 掌握动能定理的内容及其应用;3. 能够运用动能和动能定理解决实际问题。
第二章:动能的概念2.1 动能的定义动能是指物体由于运动而具有的能量。
它的表达式为:\[ E_k = \frac{1}{2}mv^2 \]其中,\( E_k \) 表示动能,\( m \) 表示物体的质量,\( v \) 表示物体的速度。
2.2 动能的单位动能的单位是焦耳(J),1焦耳等于1牛顿·米。
在国际单位制中,动能的单位也可以表示为千卡(kcal)或电子伏特(eV)。
第三章:动能的计算3.1 动能的计算公式根据动能的定义,我们可以用质量、速度来计算物体的动能。
具体步骤如下:(1)确定物体的质量和速度;(2)将质量、速度代入动能公式;(3)计算得出动能的大小。
3.2 动能计算实例假设一个物体质量为2kg,速度为10m/s,求该物体的动能。
解:将质量和速度代入动能公式:\[ E_k = \frac{1}{2} \times 2kg \times (10m/s)^2 = 100J \]该物体的动能为100焦耳。
第四章:动能定理4.1 动能定理的内容动能定理指出:物体所受外力做的功等于物体动能的变化。
即:\[ W = \Delta E_k \]其中,\( W \) 表示外力做的功,\( \Delta E_k \) 表示物体动能的变化量。
4.2 动能定理的应用动能定理可以用来计算物体在受到外力作用下动能的变化。
例如,一个物体从静止开始加速,最终达到一定速度,我们可以根据动能定理计算出物体在这个过程中所受外力做的功。
第五章:动能定理解决实际问题5.1 实例一:抛物线运动假设一个物体做抛物线运动,求物体在最高点的动能。
《动能和动能定理》教学设计《动能和动能定理》教学设计作为一名老师,通常需要用到教学设计来辅助教学,借助教学设计可以提高教学效率和教学质量。
优秀的教学设计都具备一些什么特点呢?下面是小编整理的《动能和动能定理》教学设计,欢迎大家分享。
一、教学分析:1.教学内容分析动能定理是一条适用范围很广的物理定理,也是力学中最重要的规律之一,它的应用贯穿于以后的许多章节,但该节内容又是学生第一次定量的研究能量,所以教材在推导这一定理时,由一个恒力做功使物体的动能变化,得出力在一个过程中所做的功等于物体在这个过程中动能的变化,要求学生通过做功转化成其它能量的数学描述,了解动能的概念。
2.教学对象分析初中时学生已学过了动能的初步知识,这为本节教学奠定了一定的基础。
在此基础上,进一步了解物体的动能与物体的质量和速度的定量关系,为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺垫。
3.教学环境分析本课是与红旗中学的同课异构活动,教学活动选择多媒体教室的教学环境。
活动中学生通过对教师精心设计制作的多媒体课件的理解明确学习任务,在多媒体课件的辅助下进行体验学习活动。
二、教学目标: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。
三、教学过程:1.激发情感导入:授课时教师首先运用多媒体播放录像,录像内容日本海啸,涌动的海水具有巨大的能量,吞噬无数条生命,摧毁无数房屋……学生观看录像后,教师提问,海水为什么具有这么大的破坏力。
同学们自然会回答运动的海水具有能量,物体由于运动而具有的能量物理学上称为动能,前面我们学习过,某个力对物体做功一定对应着某种能量形式的变化,重力做功与重力势能的关系,弹力做功与弹性势能的关系,本节就来寻找动能的表达式。
2.理论推导,定量描述,让每一位同学都积极参与课堂教学,每一位同学都能享受成功的喜悦。
(1)学生分析情境。
(2)教师用多媒体出示关键句,通过提示引发学生思考,并通过步步思考、推理,引导学生一步步接近目标。
动能、势能、动能定理知识点一:重力势能要点诠释:1.重力做功及特点物体运动时,重力对它做的功只跟它起点和终点的位置有关,而跟物体运动的路径无关;物体被举高时,重力做负功,物体下降时,重力做正功。
2.重力势能(1)物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积(2)重力势能的表达式:,国际单位是焦耳()(3)重力势能是状态量,它描述了物体所处的一定状态,与物体所处的位置或时刻对应(4)重力势能具有相对性、系统性。
重力势能为物体与地球这个系统所共有的。
中的是相对参考平面的高度,物体在参考平面的上方,重力势能为正,反之为负,重力势能的大小与参考平面的选择有关,同一物体选择不同的参考平面会有不同的重力势能值。
3.重力做功跟重力势能变化的关系重力势能的变化过程,也是重力做功的过程,二者的关系为,表示在初位置的重力势能,表示在末位置的重力势能(1)当物体由高处运动到低处时,,表明重力做正功时,重力势能减少,减少的重力势能等于重力所做的功。
(2)当物体由低处运动到高处时,,表明重力做负功时(即物体克服重力做功),重力势能增加,增加的重力势能等于克服重力所做的功。
知识点二:探究弹性势能的表达要点诠释:1.弹性势能发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能。
2.弹性势能的大小跟形变的大小有关,形变量越大,弹性势能越大。
对于弹簧来说,弹性势能还与劲度系数有关,当形变量一定时,劲度系数越大的弹簧弹性势能也越大。
3.弹性势能的表达注意:式中为弹簧的弹性势能,为劲度系数,为弹簧的形变量(即压缩或伸长的长度)4.弹力做功跟弹性势能变化的关系当弹簧的弹力做正功时,弹簧的弹性势能减小,弹性势能变成其他形式的能;当弹簧的弹力做负功时,弹簧的弹性势能增加,其他形式的能转化为弹性势能。
这一点与重力做功跟重力势能变化的关系类似。
知识点三:探究功与速度变化的关系要点诠释:1.探究思路让小车在橡皮绳的弹力下弹出,沿木板滑行。
由于橡皮绳对小车做功,小车可以获得速度,小车的速度可以通过打点计时器测出。
这样进行若干次测量就可以得到多组数据,通过画图的方法得出功与速度的关系。
2. 操作技巧(1)功的变化我们可以通过由一根橡皮绳逐渐增加到若干根的方法得到。
(2)要将木板倾斜一定角度,使小车在木板上沿斜面向下的重力的分力与其受的摩擦力相等,目的是让小车在木板上可以做匀速直线运动。
3.数据的处理以单根橡皮绳做的功为横坐标,以速度的平方为纵坐标描点连线,画出图象。
4.实验结论画出图象,图象为直线,即。
知识点四:动能、动能的改变要点诠释:1.动能物体由于运动而具有的能叫做动能。
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。
(1)定义式:(2)单位:焦()(3)动能是标量,且只有正值无负值,动能和速度的方向无关,只与运动物体的质量和速率有关,对于某一物体,它与物体在任意时刻的速度相对应,动能具有瞬时性;动能是状态量,在某一时刻,物体具有一定的速度,也具有一定的动能。
2.动能的改变指末动能与初动能之差。
(1)表达式:(2)表示物体的动能增加;表示物体的动能减小。
知识点五:动能定理要点诠释:1.内容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。
这个结论叫动能定理。
另一表述:合外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。
2.表达式是外力所做的总功,、分别表示初、末状态的动能。
3.对于动能定理的理解(1)动能定理既适用于恒力做功,也适用于变力做功,既适用于直线运动,也适用于曲线运动。
(2)动能定理表达的是一个物理过程中合外力对物体做的功跟物体动能变化的关系。
合外力对物体做的正功等于物体动能的增加;物体克服合外力做的功等于物体动能的减少。
4.注意的问题(1)在应用动能定理解决问题时,动能定理中的位移、速度各物理量都要选取同一个惯性参考系,一般都选取地面为参考系。
(2)恒力作用下物体做匀变速直线运动时,凡不涉及加速度和时间及其运动过程的具体细节,可优先运用动能定理求解。
(3)变力作用过程和某些曲线运动问题,用牛顿第二定律结合运动学公式往往难以求解,但用动能定理则迎刃而解。
如求变力做功的问题可转化为研究过程中的动能变化,通过动能变化求变力做功是一种常用的思维方法。
(4)当物体的运动是由多个物理过程所组成而又不需要研究过程中的中间状态时,可以把这多个过程看作一个全过程进行研究,从而避开每个运动过程的具体细节,在把各个力的功代入公式时,要把他们的数值连同符号代入,解题时要分清各过程中各力做功的正负情况。
规律方法指导1.重力势能的相对性与重力势能变化的绝对性(1)重力势能是一个相对量,它的数值与参考平面的选择有关。
在参考平面上,物体的重力势能为零;在参考平面以上的物体,重力势能为正值;在参考平面以下的物体,重力势能为负值。
重力势能的比较同数学数轴上数据的比较相同,正数比负数大。
(2)重力势能变化的不变性(绝对性)。
尽管重力势能的大小与参考平面的选择有关,但重力势能的变化量都与参考平面的选择无关,这体现了它的不变性(绝对性)(3)重力势能的减少量等于重力所做的功;弹簧弹性势能的减少量等于弹簧弹力所做的功。
2.应用动能定理解题的基本思路(1)选取研究对象及运动过程;(2)分析研究对象的受力情况及各力对物体的做功情况:受哪些力?哪些力做了功?正功还是负功?然后写出各力做功的表达式并求其代数和;(3)明确研究对象所历经运动过程的初、末状态,并写出初、末状态的动能、的表达式;(4)列出动能定理的方程:,且求解。
3.动能定理的应用技巧(1)由于动能定理反映的是物体在两个状态的动能变化与其合力所做功的量值关系,所以对由初始状态到终止状态这一过程中物体运动性质、运动轨迹、做功的力是恒力还是变力等诸多问题不必加以追究,就是说应用动能定理不受这些问题的限制。
(2)一般来说,用牛顿第二定律和运动学知识求解的问题,用动能定理也可以求解,而往往用动能定理求解简捷;可是有些用动能定理能够求解的问题,应用牛顿第二定律和运动学知识却无法求解。
可以说,熟练地应用动能定理求解问题,是一种高层次的思维和方法,应该增强用动能定理解题的主动意识。
经典例题透析类型一——基本概念的应用1、关于重力势能,下列说法中正确的是()A.重力势能只是由重物自身所决定的B.重力势能是标量,不可能有正、负值C.重力势能具有相对性,所以其大小是相对的D.物体克服重力所做的功等于物体重力势能的增加思路点拨:本题考察重力势能的概念,主要从重力势能自身定义出发来分析此题目。
解析:重力势能是由自身的重力和物体相对于零势能面的高度所决定的,由于零势能面的选取是任意的,所以表达式中的高度具有相对性,所以重力势能是相对的。
重力势能是标量,有正负之分,若为正值,则表示物体在零势能面的上方,若为负值则表示物体在零势能面的下方。
重力对物体做的功等于重力势能的变化量,重力做正功,重力势能减少,重力做负功,重力势能增加。
故本题正确选项为C、D。
答案:CD总结升华:重力势能是系统所具有的,不是单个物体所具有的;重力势能具有相对性,但重力势能的变化具有绝对性。
举一反三【变式】下列关于重力势能的说法中正确的是()A.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功B.重力势能是地球和物体共有的,而不是物体单独具有的C.在同一高度的物体,虽然零势能面选取不同,但重力势能一定相等D.在地面上的物体,它具有的重力势能一定等于零解析:重力势能的大小是与零势能面的选取有关,重力势能为零也可以对别的物体做功;重力势能是物体和地球所共同具有的;零势能面选取不同,重力势能的大小也不同,地面上的物体重力势能也不一定为零。
故B选项正确。
答案:B2、质量是10g、以的速度飞行的子弹,与质量是、以的速度奔跑的运动员,二者相比哪个动能大?思路点拨:考察动能的表达式:解析:对子弹:对运动员:所以子弹的动能大。
总结升华:动能与速度的平方成正比,当增加速度时,比增加质量更能有效的增加动能。
举一反三【变式】两个物体质量比为1:4,速度大小之比为4:1,则这两个物体的动能之比为()A.1:1B.1:4C.4:1D.2:1解析:答案:C3、一辆汽车的速度从增加到,动能的增量为;若速度从增加到,动能的增量为,则()A. B. C. D.无法判断思路点拨:本题考察动能的变化解析:答案:B总结升华:物体速度大小变化相等时,物体的动能变化大小是不相同的。
举一反三【变式】关于对动能的理解,下列说法中正确的是()A.动能是能的一种表现形式,凡是运动的物体都具有动能。
B.动能总为正值,但对于不同的参考系,同一物体的动能大小是不同的C.一定质量的物体,动能变化时,速度一定变化;但速度变化时,动能不一定变化。
D.动能不变的物体,一定处于平衡状态。
解析:动能是由于物体运动而具有的能量,所以运动的物体就有动能,A正确;由于,而与参考系的选取有关,所以B正确;由于速度是矢量,当方向变化时,其速度大小不变,故动能并不改变,C正确;做匀速圆周运动的物体动能不变,但并不处于平衡状态,平衡状态指合外力为零,故D错误。
答案:ABC类型二——动能定理中求解恒力做功的问题4、如图所示,物体从高为的斜面上的A点由静止滑下,恰好停在平面上的B点,若使其从B点开始运动且能回到斜面上的A点,则物体在B点的初速度应为多大?思路点拨:因为在两次运动过程中摩擦阻力做功相同,两过程可分别应用动能定理求解。
解析:物体从A到B应用动能定理:(1)物体从B到A应用动能定理:(2)由(1)、(2)式可得总结升华:恒力做功时,既可用牛顿定律求解,也可用动能定理求解,显然用动能定理求解要简单。
举一反三【变式】如图所示,质量为的物体,从高为、倾角为的光滑斜面的顶端由静止开始沿斜面下滑,最后停在水平面上,已知物体与水平面间的动摩擦因数为,求:(1)物体滑至斜面低端时的速度;(2)物体在水平面上滑过的距离。
解析:设最高点为A,斜面低端为B,停在C处。
(1)由应用动能定理:得(2)由应用动能定理:,得类型三——动能定理中研究过程的选择5、质量为的物体以速度从地面竖直向上抛出,物体落回地面时,速度大小为,设物体在运动中所受空气阻力大小不变,求:(1)物体运动中所受空气阻力的大小;(2)物体以初速度竖直向上抛出时能到达的最大高度;若物体落地碰撞过程中无能量损失,求物体运动的总路程。
思路点拨:此题分过程用动能定理解决比较简单。
解析:(1)设此物体上升可达到的最大高度为,所受空气阻力为,由动能定理可得:上升阶段:下降阶段:由(1)(2)两式可得(2)设上升的最大高度为,由动能定理得:又因可得:设物体从地面抛出到停止,运动所经历的总路程为,由动能定理可得:总结升华:运用动能定理解题时,选取的物理过程不同,解题的难易程度也不同。