动能和动能定理 教学设计
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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。
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。
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》教学设计《动能和动能定理》教学设计作为一名教职工,编写教学设计是必不可少的,教学设计是连接基础理论与实践的桥梁,对于教学理论与实践的紧密结合具有沟通作用。
我们该怎么去写教学设计呢?下面是小编为大家整理的《动能和动能定理》教学设计,希望对大家有所帮助。
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。
动能和动能定理教案动能和动能定理教案1一.教学目标1.知识目标(1) 理解什么是动能; (2) 知道动能公式Ek?12mv,会用动能公式进行计算; 2(3) 理解动能定理及其推导过程,会用动能定理分析、解答有关问题。
2.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。
3.情感目标培养学生对科学研究的兴趣二.重点难点重点:本节重点是对动能公式和动能定理的理解与应用。
难点:动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难,应通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。
通过动能定理进一步加深功与能的关系的理解,让学生对功、能关系有更全面、深刻的认识。
三.教具投影仪与幻灯片若干。
多媒体教学演示课件四.教学过程1.引入新课初中我们曾对动能这一概念有简单、定性的了解,在学习了功的概念及功和能的关系之后,我们再进一步对动能进行研究,定量、深入地理解这一概念及其与功的关系。
2.内容组织(1)什么是动能?它与哪些因素有关?(可请学生举例回答,然后总结作如下板书) 物体由于运动而具有的能叫动能,它与物体的质量和速度有关。
举例:运动物体可对外做功,质量和速度越大,动能就越大,物体对外做功的能力也越强。
所以说动能表征了运动物体做功的一种能力。
(2)动能公式动能与质量和速度的定量关系如何呢?我们知道,功与能密切相关。
因此我们可以通过做功来研究能量。
外力对物体做功使物体运动而具有动能。
下面研究一个运动物体的动能是多少?如图:光滑水平面上一物体原来静止,质量为m,此时动能是多少?(因为物体没有运动,所以没有动能)。
在恒定外力F作用下,物体发生一段位移s,得到速度v,这个过程中外力做功多少?物体获得了多少动能?v212?mv 外力做功W=Fs=ma×2a2由于外力做功使物体得到动能,所以动能与质量和速度的定量关系:用Ek表示动能,则计算动能的公式为:Ek?它的速度平方的乘积的一半。
动能和动能定理教学目标:(一)知识与技能1、掌握动能和动能定理的表达式。
2、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。
教学过程:(一)引入新课开门见山,直引主题: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)新课教学1、动能表达式我们学习重力势能的时候是从重力做功入手的,而物体速度的变化的原因是力。
那么我们讨论动能也应该从做功开始入手讨论。
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。
(用m 、v1 、、、v2表示)。
学生先独立推导。
然后让两个学生上黑板上分别写出推导过程。
得出表达式: 21222121mv mv W -= 221mv 可能是一个具有特殊意义的物理量。
因为这个量在过程终了时和开始时的差正好等于力对物体做的功。
这就是我们寻找的动能。
质量为m 的物体,以速度v 运动时的动能为: 221mv E k = 提出问题:动能是矢量还是标量?国际单位制中,动能的单位是什么?1970年我国发射的第一颗人造地球卫星,质量为173kg ,运动速度为7.2km/s ,它的动能是多大?学生活动:回答问题,并计算卫星的动能。
2、动能定理 直接给出动能定理的表达式:21222121mv mv W -= 或:12k k E E W -=(1) 公式的意义:2121mv 是初动能, 2221mv 是末动能。
动能和动能定理教学设计一、教学目标1、理解动能的概念,掌握动能的基本性质。
2、掌握动能定理,理解其物理意义和应用。
3、能够应用动能定理解决实际问题。
4、培养学生的实验探究能力和分析解决问题的能力。
二、教学内容和方法1、动能的概念和性质首先,我们将通过一些实例来引导学生理解什么是动能。
例如,我们可以提到飞行的鸟、行驶的车辆等,让学生直观地感受到物体由于运动而具有的能量。
然后,我们将对动能的基本性质进行讲解,包括动能的大小、方向等。
2、动能定理的讲解接下来,我们将引入动能定理的概念。
首先,我们将解释这个定理的物理意义,以及它在经典力学中的重要性。
然后,通过实验和理论推导,让学生理解动能定理的正确性。
3、动能定理的应用在理解了动能定理之后,我们将通过一些实例来讲解如何应用这个定理。
这些实例将包括不同情况下的碰撞、摩擦力作用下的运动等。
通过这些实例的讲解,学生将更好地掌握动能定理的应用。
4、实验验证为了进一步加深学生对动能定理的理解,我们将安排一些实验来验证动能定理。
学生将通过实验设备,如滑轮、重物等,进行实际操作,验证动能定理的正确性。
三、教学评价和反馈1、课堂小测验在教学过程中,我们将安排一些小测验来检验学生对动能和动能定理的理解程度。
这些小测验将以简短的问答形式进行,包括概念理解、应用举例等。
2、课后作业为了巩固学生的学习成果,我们将布置一些课后作业。
这些作业将包括一些理论题和应用题,让学生通过思考和实践来加深对动能和动能定理的理解。
3、学生反馈在教学过程中,我们将鼓励学生提出问题和建议。
我们将根据学生的反馈来调整教学策略和方法,以提高教学质量。
四、教学反思和改进在课程结束后,我们将对整个教学过程进行反思和总结。
我们将评估学生的表现和反馈,以确定哪些地方需要改进。
我们还将根据学生的实际情况来调整教学策略和方法,以提高教学效果和学生的学习体验。
《动能和动能定理》教学设计一、教学内容与目标本节内容是动能和动能定理的基础,包括动能的概念、动能定理的推导和理解以及应用。
第 1 页 《动能和动能定理》教学设计 课题 动能 动能定理 教材内容的地位 动能定理是功能关系的重要体现,是推导机械能守恒定律的依据,因此是本章的重中之重。在整个经典物理学中,动能定理又与牛顿运动定律、动量定理并称为解决动力学问题的三大支柱。也是每年高考必考内容。因此学好动能定理对每个学生都尤为重要。 教学设计思路 导入新课──探究动能的相关因素(定性)──探究功与动能的关系(推理、演绎)──验证功和能的关系──巩固动能定理 教学目标 知识与技能 1.理解动能的确切含义和表达式。 2.理解动能定理及其推导过程、适用范围、简单应用。 3.培养学生探究过程中获取知识、分析实验现象、处理数据的能力。 过程与方法 1.设置问题启发学生的思考,让学生掌握解决问题的思维方法。 第 2 页
2.探究和验证过程中掌握观察、总结、用数学处理物理问题的方法。 3.经历科学规律探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养探究的能力。 情感态度与价值观 1.通过动能定理的推导演绎,培养学生的科学探究的兴趣。 2.通过探究验证培养合作精神和积极参与的意识。 3.用简单仪器验证复杂的物理规律,培养学生不畏艰辛敢于进取的精神。 4.领略自然的奇妙和谐,培养好奇心与求知欲使学生乐于探索。 教学重点 1.动能的概念,动能定理及其应用。 2.演示实验的分析。 教学难点 动能定理的理解和应用 教学资源 学情分析 学生在初中对动能有了感性认识,在高中要定量分析。 高中生的认识规律是从感性认识到理性认识,从定性到定量。 前期教学状况、问题与对策 第 3 页
通过前几节的学习,了解了功并能进行简单的计算初步了解了功能关系。 对物体做的功与其动能的具体关系还不清楚,这就是本节重点解决的问题。 教学方式 启发式、探究式、习题教学法、类比法 教学手段 多媒体课件辅助教学 教学仪器 斜面、物块、刻度尺、打点计时器、铁架台、纸带 动能与质量和速度有关 验证动能定理 教学设计 环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 提问: 能的概念 功和能的关系 引导学生回顾初中学习的动能的概念 第 4 页
第1篇课时安排:2课时教学目标:一、知识与技能1. 理解动能的概念,掌握动能的计算式。
2. 理解动能定理的表述,并能应用于实际问题中。
3. 掌握动能定理在不同情境下的应用,如恒力作用、变力作用等。
二、过程与方法1. 通过实验和观察,培养学生的观察能力和动手能力。
2. 通过合作学习,培养学生的团队协作能力和沟通能力。
3. 通过推导过程,培养学生的逻辑思维能力和分析能力。
三、情感态度与价值观1. 激发学生对物理学的兴趣,培养学生对科学的探索精神。
2. 培养学生严谨求实的科学态度和勇于创新的精神。
3. 培养学生关注社会热点问题,将物理学知识应用于实际生活的能力。
教学重点:1. 动能的概念及其计算。
2. 动能定理的表述及其应用。
教学难点:1. 动能定理在不同情境下的应用。
2. 动能定理的推导过程。
教学准备:1. 教学课件2. 实验器材:小车、滑轨、砝码、秒表、刻度尺等3. 多媒体教学设备教学过程:第一课时一、导入1. 回顾功的概念,引导学生思考动能与功的关系。
2. 引入动能的概念,引导学生理解动能的定义和计算公式。
二、新课讲授1. 动能的概念:物体由于运动而具有的能。
2. 动能的计算公式:EK = 1/2mv^2,其中m为物体的质量,v为物体的速度。
3. 动能定理的表述:合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。
三、课堂练习1. 计算物体在不同速度下的动能。
2. 根据动能定理,分析物体在不同情境下的运动状态。
四、实验演示1. 实验一:小车在斜面上下滑,观察小车速度的变化。
2. 实验二:小车在水平面上运动,观察小车受到的阻力。
五、课堂小结1. 总结本节课所学内容,强调动能和动能定理的概念。
2. 布置课后作业,巩固所学知识。
第二课时一、复习导入1. 回顾上一节课所学内容,引导学生思考动能定理的应用。
二、新课讲授1. 动能定理在不同情境下的应用:a. 恒力作用下,动能定理的表达式为W = ΔEK。
b. 变力作用下,动能定理的表达式为W = ΔEK + ∫F·ds。
《动能和动能定理》教案一、教学目标1、知识与技能目标(1)理解动能的概念,知道动能的表达式及单位。
(2)理解动能定理的内容,能用动能定理解决简单的问题。
2、过程与方法目标(1)通过探究动能的表达式,经历科学探究的过程,培养学生的科学思维能力和实验探究能力。
(2)通过应用动能定理解决问题,提高学生分析问题和解决问题的能力。
3、情感态度与价值观目标(1)通过对动能和动能定理的学习,激发学生对物理的兴趣,培养学生严谨的科学态度。
(2)通过小组合作探究,培养学生的团队合作精神和交流能力。
二、教学重难点1、教学重点(1)动能的概念和表达式。
(2)动能定理的内容和应用。
2、教学难点(1)动能定理的推导过程。
(2)用动能定理解决变力做功和多过程问题。
三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法、练习法四、教学过程(一)导入新课通过播放一段汽车加速行驶和运动员投掷铅球的视频,引导学生思考物体的运动状态与能量之间的关系,从而引出动能的概念。
(二)新课教学1、动能的概念(1)提问:什么是动能?物体的动能与哪些因素有关?(2)引导学生思考:质量不同的物体,以相同的速度运动,它们的动能相同吗?速度不同的物体,质量相同,它们的动能相同吗?(3)通过举例分析,让学生明白物体的动能与物体的质量和速度有关。
质量越大,速度越大,物体的动能就越大。
2、动能的表达式(1)提出问题:如何定量地表示物体的动能?(2)引导学生进行理论推导:假设一个质量为 m 的物体,在恒力F 的作用下,沿直线运动,初速度为 v1,经过一段位移 s 后,速度变为 v2。
根据牛顿第二定律:F = ma根据运动学公式:v2^2 v1^2 = 2as联立可得:Fs = 1/2mv2^2 1/2mv1^2(3)解释式子的含义:Fs 表示力 F 对物体做的功,1/2mv2^21/2mv1^2 表示物体动能的变化量。
从而得出动能的表达式:Ek =1/2mv^2(4)强调动能的单位是焦耳(J),1J = 1N·m = 1kg·m^2/s^23、动能定理(1)结合上述推导过程,引出动能定理的内容:合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量。
1
《动能和动能定理》的教学设计
楚门中学 张凯璐
一、教材分析
功和能是物理学的基本观点,“动能 动能定理”是高中力学的重点内容,也是解决动力学问题的重要工具。
学生在初中科学学习中已经知道:功是能量转化的量度,对物体做多少功,物体就有多少能量发生了转化。但不
同的功量度的是不同能量的转化,在本章“重力势能”一节的学习中,我们通过推理得到,重力所做的功量度的是重
力势能的转化,同时获得重力势能的表达式。这些都为本节内容的学习奠定了重要的基础,其基本观点和方法都可以
迁移到本节的学习中。本节的学习可以扩展对功是能量转化量度的认识,使学生认识到合外力所做的功,量度的是物
体动能的变化,同时得到动能的表达式。
本节虽然是通过数学推导得出动能定理,但上一节“探究功与速度变化的关系”所得出的结论可以为动能定理提
供了事实的支持。这种数学推理方法也为后面推导机械能守恒定律提供了基础。
教材中,动能定理是根据已有的动力学、运动学知识以及功和能的一般关系,利用数学推导的方法得到的,其过
程有助于培养学生逻辑思维能力。
推导动能定理本质上是一种逻辑推理,对学生来说,逻辑推理是一个理论探究的过程。但教材的设计只是从一个
已知者的角度简单地重走一遍推理和认识的过程,而在引导学生如何去探究方面显得不足。例如,我们怎么会想到要
研究动能的变化与做功关系?我们怎么会想到要从合外力做功入手,而不是从其他别的力做功入手呢?面对推导出来
的结果21222121mvmvW合,我们凭什么认定它反映的就是功和动能变化的关系呢?在推理之前我们对结果是未知
的,教学应当使这个过程更具有探究性。
二、学情分析
在先前的学习中,学生虽然已经定性地知道动能的大小的相关因素,但却不知道动能大小与这些因素之间严格的
定量关系。学生虽然已经知道功是能量转化的量度,但他们并不十分清楚动能的变化究竟是由什么力的功来量度。对
事物从定性认识到定量认识,从模糊认识到清晰认识,是他们的心理需求。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)知道动能的定义式,知道动能是标量。
(2)知道动能定理的表达式,理解动能定理的意义。
2.过程与方法
(1)运用演绎思维和类比思维,利用功和能的一般关系,参照重力做功和重力势能的变化,推导动能定理。
(2)掌握运用动能定理求解物理问题的思想方法。
3.情感态度与价值观
2
(1)通过数学推导得出动能定理,体验逻辑思维之美。
(2)通过数学推理,培养思维的逻辑性和严谨性。
四、教学重点和难点:
(1)重点:推导动能定理;运用动能定理求解相关问题。
(2)难点:得出动能定理过程的思维引导。
五、教学流程
1.导入新课,提出问题
(1)出示图片,如图1。提出问题:从能量角度看,这些现象说明什么?
穿甲弹击穿钢板 洪水冲毁桥梁 狂风吹翻雨伞
图1
教师引导学生从运动的固体、液体和气体能够对别的物体做功,概括出运动的物体具有能量,由此得出动能概念。
(2)通过两个游戏,定性研究动能大小与质量、速度两个因素有关
教师先拿起一个排球抛向学生,学生接住。教师又拿起一个铅球作要抛给学生的动作,学生十分恐惧,并想避开。
由此引导学生分析得出:排球和铅球运动的速度差异不大,但因铅球的质量比排球大得多,铅球的动能比排球也
大得多。
教师拿起一个小钢珠抛来抛去,很容易接住接住。教师又拿起一支弹弓,将钢珠放在里面,并把钢珠放在弹弓上,
再把弓拉开对着大家,学生十分恐惧,并想避开。
由此引导学生分析得出:同一个钢珠,但弹弓里的钢珠的速度比手扔的速度大得多,子弹的动能比粉笔的动能大
得多。
在这个基础上,定性地得到动能的大小和物体的质量有关,还和物体运动的速度有关。质量越大,运动的速度越
大,动能也越大。
(3)教师提出本节课研究的问题:如果我们用Ek表示物体的动能,物体的动能EK与物体的质量m、速度v之间
究竟存在怎样的定量关系?我们知道,功是能量改变的量度,即W=ΔE。但是,不同的功量度的是不同能量的改变。
我们在前面学习了重力势能,知道重力的功等于重力势能的改变量,即WG=ΔEp。那么,动能的改变是由什么力的功
来量度,即W?=ΔEk。
2.启示思考,构建思路
3
师:我们的问题有两个:(1)动能与质量、速度之间存在着怎样的定量关系?(2)物体运动的改变由什么力的功
来量度?
在“重力势能”一节中,我们通过研究重力做功的特点,推导出关系式:WG=mgh1-mgh2。由这个关系式,我们知
道,重力的功量度的是重力势能的变化;同时得到重力势能的表达式。我们是否也可以运用类似的方法,推出一个关
系式,看看物体动能的改变与某个力做功之间的关系,同时获得动能的表达式呢?让我们试试看。(说明:开始推导时
对结果并不是看得非常清楚的,这种“试试看”使学习过程更富有探究的意味。
3.尝试推理,得出动能的表达式
教师引导学生分析:对于一定质量的物体,其速度的变化会引起动能的变化,而速度会变化意味着它具有加速度,
而加速度大小是由合外力的大小决定的(如下图)。也许,合外力的功与物体动能变化之间存在着某种简单的关系。
图2
根据这一思路,我们可以构建这样一个问题:质量为m 的物体在合外力F作用下(教材中先用F代表一个恒力,
再将结果推广到多个力,没有这样的必要),通过位移s,速度由v1变为v2,试着推导合外力F做功与速度V有怎样的
关系?
请学生互相讨论、推到推导结果: 21222121mvmvW合
学生讨论思考动能的表达式是什么?依据是什么?(学生互相讨论,动能表达式:212Emv)
(1)功是能量变化的量度,做了多少功对应能量变化多少;
(2)类比重力做功引起了重力势能的变化,得到重力势能表达式的方法;
(3)与实验探究功与速度变化的关系结果一致,当初速度为零时,合外力做的功就等于动能;
(4)与定性研究结果一致,这个式子表征了动能的特征,即动能与质量、速度有关;
(5)根据单位制,右边单位是N*m就是焦耳;
经过讨论验证了物体动能的表达式为 221mvEk
练一练:在1970年,我国就发射了第一颗人造卫星,算算看,它的动能有多大?
4.对动能定理的讨论
那么式子21222121mvmvW合可以写出W合=Ek2—Ek1那么W表示什么?Ek2、Ek1表示什么?那么这个式子表达
了什么意义?(请学生用自己的话来表达下)
212
2
212
1
mvmvW
合
表示力在一个过程中做的功等于物体在一过程中动能的变化,称为动能定理。
ΔEk Δv
a
F合
?
4
最后讨论分析动能中各个量的含义;
5、动能定理的应用
例题1:一架喷气式飞机,质量m=5.0×103kg,起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到l=5.3×102m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量的0.02倍。求飞机受到的牵引力。
分别用牛顿运动定律和动能定理求解,对于动能定理的优越性:不涉及时间、加速度,求解方便;
补充例题:物体受到变力作用做曲线运动时,求这一过程这个变力作的功;
用无限分割、化曲为直的方法才用公式W=Flcosθ方法求解很麻烦并且难求出这个力做的功,对于这里用动能定
理求解很方便。结论:动能定理适用曲线运动、变力做的功
例题2:一质量为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 后停了下来。试求汽车受到的阻
力
使用动能定理求解得到汽车阻力做的功。提问:最后汽车速度变为零,那么汽车动能去哪里了?
6、课堂小结