5.7 动能和动能定理 课 型 新授课(新课标)
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《动能和动能定理》说课稿一.教学目标说明1、知道动能的符号,单位,表达式,能用表达式计算动能.2、能从牛顿第二定律及运动学公式得出动能定理,理解动能定理的物理意义。
3、领会其优越性,理解做功的过程就是能量转化的过程,会简单应用动能定理。
4、知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景,能用动能定理计算变力做功问题。
二.学情分析(1)学生已经认识到做功必然引起对应能量发生变化。
(2)学生已经知道物体由于运动而具有的能叫做动能。
(3)学生已经知道用牛顿第二定律和运动学公式可以把力学量与运动联系到一起。
三.新课引入1、两种引入方案(针对基础不同的学生)引入本节课,利用学生已经积累的知识和经验可在总结实验探索结果的基础上,针对基础不同的同学采用不同的引入方法,进行动能定理的论证。
方案一简单指出,理论推导与实验探究都是认识物理规律的一般方法,牛二定律:力使物体产生加速度,使物体速度发生改变,因此我们可以用牛二定律及运动学公式来研究做功与物体速度变化间的关系。
方案二对于基础较好的学生,我们可以直接提出问题:能否从理论上研究做功与物体速度变化之间的关系呢?——引导学生讨论,明确牛二“力——加速度——速度”变化。
因此可以用牛二定律及运动学公式研究做功与物体速度变化间的关系.2、教材关于动能表达式的给出不是简单的直接给出动能的表达式,而是由理论推导之后,进一步推理分析后再定义物体动能的。
这种处理方式与前面的重力势能、弹性势能的得出是一脉相承的,在这里学生接受起来不会有太大的障碍。
总结:这样引入的好处是:从牛二定律及运动学公式推导动能定理的过程中蕴涵着丰富而深刻的物理内容,能帮助学生很好的理解牛二定律与动能定理的联系、区别,准确把握动能定理的内容以及如何灵活应用.四.教材、教法分析1、动能定理的推导(两种方案根据学生基础选择)方案一(1)给出情景:恒力F、L、m、、。
(2)提出问题:F做功与速度变化间有什么关系呢?(3)学生推理:得出动能定理。
5.7 动能和动能定理★新课标要求(一)知识与技能1、掌握动能的表达式。
2、掌握动能定理的表达式。
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、运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。
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、态度与价值观通过动能定理的演绎推导,感受成功的喜悦,培养学生对科学研究的兴趣。
★教学重点动能定理及其应用。
★教学难点对动能定理的理解和应用。
★教学方法推理归纳法、讨论法。
★教学工具多媒体★教学过程(一)引入新课教师活动:通过上节课的探究,我们已经知道了力对物体所做的功与速度变化的关系,那么物体的动能应该怎样表达?力对物体所做的功与物体的动能之间又有什么关系呢?这节课我们就来研究这些问题。
(二)进行新课1、动能表达式教师活动:我们在学习重力势能时,是从哪里开始入手进行分析的?这对我们讨论动能有何启示?学生活动:思考后回答学习重力势能时,是从重力做功开始入手分析的。
讨论动能应该从力对物体做的功入手分析。
点评:通过知识的迁移,找到探究规律的思想方法,形成良好的思维习惯。
教师活动:投影:在以下简化的情景下求出力对物体做功的表达式。
设物体的质量为m,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,速度由v1增加到v2,如图所示。
试用牛顿运动定律和运动学公式,推导出力F对物体做功的表达式。
学生活动:在练习本上独立推导,求出力对物体做功的表达式。
教师活动:投影学生的推导过程。
功的表达式为:21222121mv mv W -=提出问题,教材上说“221mv ”很可能是一个具有特殊意义的物理量,为什么这样说?通过上节课的探究,是否也印证了你的观点?教师活动:听取学生汇报,帮助总结。
质量为m 的物体,以速度v 运动时的动能为221mv E k = 讲解:动能是矢量还是标量?国际单位制中,动能的单位是什么?2、动能定理教师活动:直接给出动能定理的表达式: 有了动能的表达式后,前面我们推出的21222121mv mv W -=,就可以写成 12k k E E W -=其中2k E 表示一个过程的末动能2221mv ,1k E 表示一个过程的初动能2121mv 。
7.动能和动能定理【教学目标】1、知识与技能①.知道动能的定义式,会用动能的定义式进行计算;②.理解动能定理及其推导过程,知道动能定理的适用范围。
2、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。
3、情感态度与价值观通过动能定理的归纳推导,培养学生对科学研究的兴趣。
【教学重难点】1、重点:动能的概念和表达式。
2、难点:动能定理的理解和应用。
【授课类型】新授课【主要教学方法】讲授法【直观教具与教学媒体】多媒体投影、ppt课件、黑板、粉笔【课时安排】1课时【教学过程】一、复习引入通过本章第一节伽利略理想斜面实验复习重力势能的表达式和动能的定义。
重力势能:mgh P =E动能:物体由于运动而具有的能量。
例如:跑动的人、下落的重物。
二、新课教学思考:物体的动能与哪些量有关?情景1: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。
A 滑下时所处的高度越高,碰撞后B 运动的越远。
情景2:质量不同的滑块从光滑的导轨上同一高度滑下,与木块B 相碰,推动木块做功。
滑块质量越大,碰撞后木块运动的越远。
师:根据以上两个情景,说明物体动能的大小与物体的速度和质量有关,且随着速度和质量的增大而增大。
所以动能的表达式应该满足这样的特征。
另外,物体能量的变化一定伴随着力对物体做功,所以我们还是从力对物体做功来探究物体动能的表达式。
(一)动能的表达式首先我们来看这样一个问题。
设物体的质量为m ,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 ,速度由v 1增加到v 2,如图所示。
试用牛顿运动定律和运动学公式,推导出力F 对物体做功的表达式(用m 、v 1、v 2表示)。
分析:根据牛顿第二定律有 ma F =又根据运动学规律 al v v 22122=- 得av v l 22122-= 则力F 对物体所做的功为: 21222122212221212)(2mv mv v v m a v v ma Fl w -=-=-⋅== (1)从这个式子可以看出,“221mv ”是一个具有特定意义的物理量,它的特殊意义在于:①与力对物体做的功密切相关;②随着物体质量的增大、速度的增大而增大。
第四节动能动能定理课时:三课时教师:教学目标:一、知识目标:1.理解什么是动能.2.知道动能的定义式,会用动能的定义式进行计算.3.理解动能定理及其推导过程,知道动能定理的适用范围.二、能力目标1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式.2.理论联系实际,培养学生分析问题的能力.三、德育目标通过动能定理的演绎推导,培养学生对科学研究的兴趣.教学重点:1.动能的概念.2.动能定理及其应用.教学难点:对动能定理的理解和应用.教学方法:推理归纳法、讲授法、电教法.教学用具:导轨、物块(或小球)两个.教学过程:一、导入新课[复习]1、功和能的关系是什么?功是能量转化的量度,物体能量变化的多少是用做功的多少来量度,即W=ΔE。
2、什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?物体由于运动而具有的能叫动能;物体的动能跟物体的质量和速度有关系。
[导入]物体的动能跟物体的质量、速度有什么关系呢?本节课我们就来研究这个问题. [板书]第四节动能动能定理二、新课教学一、物体的动能与物体的质量、速度的定性关系1.多媒体展示实验装置: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;2.实物演示并观察现象;a. 让滑块A 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。
说明滑块具有的能也多。
即高度大时滑块滑到水平面时速度大,滑块具有的动能也多。
b. 让质量不同的滑块从同一高度下滑,可以看到:质量大的滑块把木块推得远,对木块做的功多。
说明质量大的滑块具有的能也多。
而质量不同的滑块从同一高度下滑到水平面时速度相等,可见速度相等时,质量大的滑块具有的动能也多。
综上所述,可得:物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大. (二)思考题如图所示,质量为m=1kg 的物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.2,它以初速度V 0=4m/s 开始向右滑行。
求:(要求先进行字母运算再代入数值) (1)物体能滑行的最大距离是多少?(2(3二、动能 1、定义:物体由于运动而具有的能叫动能,用E K 表示。
课题§5.7 动能和动能定理课型新授课(2课时)教学目标知识与技能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.过程与方法1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式.2.理论联系实际,学习运用动能定理分析解决问题的方法.情感、态度与价值观通过动能定理的演绎推导.感受成功的喜悦,培养学生对科学研究的兴趣.教学重点、难点教学重点动能定理及其应用.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、练习教学手段教具准备多媒体、导轨、物块(或小球两个)教学活动[新课导入]师:在前几节我们学过,当力对一个物体做功的时候一定对应于某种能量形式的变化,例如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,本节来探究寻找动能的表达式.在本章“1.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,大家先猜想一下动能与什么因素有关?生:应该与物体的质量和速度有关.我们现在通过实验粗略验证一下物体的动能与物体的质量和速度有什么样的关系.(实验演示或举例说明)让滑块a从光滑的导轨上滑下,与静止的木块月相碰,推动木块做功.师:让同一滑块从不同的高度滑下,可以看到什么现象?生: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.师:说明什么问题?生:高度越大,滑到底端时速度越大,在质量相同的情况下,速度越大,对外做功的本领越强,说明物体由于运动而具有的能量越多.师:让质量不同的木块从同一高度滑下,可以看到什么现象?生: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:说明什么问题?生:相同的高度滑下,具有的末速度是相同的,之所以对外做功的本领不同,是因为物体的质量不同,在速度相同的情况下,质量越大,物体对外做功的能力越强,也就是说物体由于运动而具有的能量越多.师:那么把这个问题总结一下,得出的结论是什么呢?[新课教学][实验探究]影响小球动能大小的因素有哪些?准备三个小球,其中两个质量相同,第三个质量大一些让学生回顾初中的实验。
一、动能的表达式生(回答刚才的问题,总结实验结论):物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大.师:那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢?我们来看这样一个问题.(投影展示课本例题,学生讨论解决问题,独立完成推导过程)设物体的质量为m,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,速度由vl增大到v2,如图5.7—2所示.试用牛顿运动定律和运动学公式,推导出力f对物体做功的表达式.(投影展示学生的推导过程,让学生独立完成推导过程)师:刚才这位同学推导得很好,最好是在推导过程中加上必要的文字说明,这样就更完美了.这个结论说明了什么问题呢?师(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的功与物体速度的平方成正比,这也印证了我们的想法。
所以动能应该怎样定义呢?生:在物理学中就用这个物理量表示物体的动能,用符号ek表示,ek= .师:动能是矢量还是标量?生:动能和所有的能量一样,是标量.师:国际单位制中,动能的单位是什么?生:动能的单位和所有能量的单位一样,是焦耳,符号j.师: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?生:根据计算可以得到我国发射的第一颗人造地球卫星正常运转的动能是4.48x109j师:为了比较,我们再看这样一个例子;质量为50 kg、运动速度为8m/s的同学在跑步中的动能是多少?生:通过计算我们可以知道这位同学具有的动能是1.6x103j.师: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? 生:动能也应该有相对性,它与参考系的选取有关。
师: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.大家再看这样一个例子:父亲和儿子一起溜冰,父亲的质量是60 kg,运动速度为5 m/s,儿子的质量是30 kg,运动速度为8m/s,试问父亲和儿子谁具有的动能大?生1:当然是父亲的动能大了.师:你是怎样得出这个结论的呢?生l:质量大动能就大.生2:根据计算,儿子的动能要大于父亲的动能.师(语重心长):我们计算问题一定不要想当然,这样很容易出现错误,一定要有根据,分析问题要全面.[课堂训练]1.质量一定的物体……………( )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2.下列几种情况中,甲、乙两物体的动能相等的是………………( )a.甲的速度是乙的2倍,乙的质量是甲的2倍b.甲的质量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍d.质量相同,速度大小也相同,但甲向东运动,乙向西运动参考答案二\动能定理师:上式表明什么问题呢?请你用文字叙述一下.生: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.师:这个结论叫做动能定理.师:那么,动能定理更为一般的叙述方法是什么呢?生: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.师:结合生活实际,举例说明。
生1:上一节课做实验探究物体速度与力做功之间的关系时,曾经采用的一种方法是平衡摩擦力,实际上这时小车受到的橡皮筋的拉力就等于物体所受的合力.生2:如果物体匀速下落,那么物体的动能没有发生变化,这时合力是零,所以合力做的功就是零.生3:例如,一架飞机在牵引力和阻力的共同作用下,在跑道上加速运动.速度越来越大,动能越来越大.这个过程中是牵引力和阻力都做功,牵引力做正功,阻力做负功,牵引力和阻力的合力做了多少功,飞机的动能就变化了多少.师:合力做的功应该怎样求解呢?我们经常用什么方法求解合力做的功?生:合力做功有两种求解方法,一种是先求出物体受到的合力.再求合力做的功,一种方法是先求各个力做功,然后求各个力做功的代数和.师: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?生: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.师: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.我们下面看一个例题:投影展示例题,学生分析问题,讨论探究解决问题的方法.一架喷气式飞机质量为 5.0xl03kg,起飞过程中从静止开始滑跑.当位移达到l=5.3x102m 时,速度达到起飞速度v=60m/s。
在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍.求飞机受到的牵引力.师:从现在开始我们要逐步掌握用能量的观点分析问题.就这个问题而言.我们已知的条件是什么?生:已知初末速度,初速度为零,而末速度为v=60m/s,还知道物体受到的阻力是重力的0.02倍.师:我们要分析这类问题,应该从什么地方人手呢?生:还是应该从受力分析人手。
这个飞机受力比较简单,竖直方向的重力和地面对它的支持力合力为零,水平方向上受到飞机牵引力和阻力。
师:分析受力的目的在我们以前解决问题时往往是为了求物体的加速度,而现在进行受力分析的目的是什么呢?生:目的是为了求合力做的功,根据物体合力做的功,我们就可以求解物体受到的牵引力.师:请同学们把具体的解答过程写出来.投影展示学生的解答过程,帮助能力较差的学生完成解题过程.解题过程参考师:用动能定理和我们以前解决这类问题的方法相比较,动能定理的优点在哪里呢?生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定律方便.生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.师:下面大家总结一下用动能定理解决问题的一般步骤.(投影展示学生的解决问题的步骤,指出不足,完善问题)参考步骤用动能定理解题的一般步骤:1.明确研究对象、研究过程,找出初末状态的速度情况.2.要对物体进行正确的受力分析,明确各个力的做功大小及正负情况.3.明确初末状态的动能.4.由动能定理列方程求解,并对结果进行讨论.师:刚才这位同学分析得很好,我们现在再看例题2.投影展示例题2一辆质量为m,速度为v0的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l后停下来,试求汽车受到的阻力.师:这个问题和上一个问题的不同之处在哪里?生1:首先是运动状态变化的情况不同,上一个问题中飞机是从静止开始加速运动的,是初速度为零的加速运动,而这个问题中汽车是具有一个水平方向的初速度,速度逐渐减小的一个减速运动,最终的速度为零.生2:两个物体受力是不相同的,飞机受到的合力的方向和运动方向相同,而汽车受到的合力方向和运动方向相反。
生3:它们的动能变化情况也不相同,飞机的动能是增加的,而汽车的动能是减小的.师:这也说明一个问题,在应用动能定理时我们应该注意到,外力做功可正可负。
如果外力做正功,物体的动能增加;外力做负功,物体的动能减少.现在大家把这个问题的具体的解答过程写出来.(投影展示学生的解答过程,指导学生正确的书写解答过程)参考解答过程师:通过以前的学习我们知道,做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式的过程.在上面的例题中,阻力做功,汽车的动能到哪里去了?生:汽车的动能在汽车与地面的摩擦过程中转化成内能,以热的形式表现出来,使汽车与地面间的接触面温度升高.[小结]本节课的内容是高中物理的一个重中之重,是高考中必考的内容之一,并且所占的比重非常大,所以要引起老师和学生的高度重视。