动能 动能定理-教学设计-乐山师范学院-薛菲菲

乐山师范学院物理与电子工程学院制作：薛菲菲指导教师：何光普（教授） 2009年8月10日教学设计动能动能定理乐山师范学院 2006级物理学专业薛菲菲一、教学内容分析本节内容选自《全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册》第七章第四节。

本节课是《动能动能定理》教学的第一课时，教学对象为高一学生。

从教材编排上看，它位于功和能之后，机械能守恒之前。

不仅是对运动学、牛顿运动定律以及功能关系等知识的巩固运用，同时也为后面学习机械能守恒打下了坚实的基础。

从教材内容上看，它首先提出动能的概念，接着引入了演示实验：定性研究物体动能与质量及速度的关系。

此处的演示实验是为帮助学生重建对动能的感性认识而设计的，体现了从感性到理性，从定性到定量的逐渐深化的教学程序。

接着以恒力作用下物体做匀加速直线运动过程推导出动能表达式，最后学习动能定理的内容、物理意义及其运用。

并且它将运动、力、功以及能量结合在一起，要求学生从一个新的角度思考物理力学问题，即从功和能相互关系的角度定量分析解决力学问题。

二、学生学情分析学生经历了匀变速直线运动的实验探究过程，学习了自由落体运动、牛顿运动定律等相关知识，已经掌握了一些科学研究方法。

而通过前两节功以及功和能的学习，又为学生学习动能定理打下了理论基础。

虽然初中学生已经接触了有关动能的初步知识，对动能具有一定的感性认识，但缺乏理性分析和思考。

这与学生缺乏必要的物理思想和方法密切相关。

对于高一学生而言，他们对探究新知识有较强的好奇心与求知欲。

高一学生正处于从初中物理学习到高中物理学习的过渡时期，需要学生完成从感性认识到理性认识的过渡，从形象思维到抽象思维的过渡，从单因素的简单逻辑思维到多因素的复杂逻辑思维的过渡。

因此如何帮助学生建立对动能的理性认识以及帮助学生从本质上理解动能定理的作用和地位是本课教学的关键。

三、设计思想有效的物理教学活动必须建立在学生已有的认知发展水平和知识基础之上。

对于高一学生而言，他们的综合分析能力、归纳演绎能力以及逻辑推理能力还没有很好的形成。

针对这种情况，本节课注重理论联系实际生活，创设物理情景，采用直观演绎法、设疑诱导法和探究发现法来组织学生展开探究性的教学活动。

大胆将动能表达式的推导交给学生，让学生自主探究不同情景下合外力所做的功，通过相互交流各自得出的结论，并分析结论，探究动能表达式。

在此基础上一进步总结归纳动能定理。

学生亲历知识的发生与发展过程，在自主探究中学习新知，获得新知。

这对其终生学习和终生发展都具有积极意义。

同时本节课利用学生个体差异性，运用评价手段引导学生对比、分析：运用动力学及牛顿运动定律解题法、分过程运用动能定理解题法以及全过程运用动能定理解题法，这三种解题方法的利与弊，帮助学生直观的感受动能定理的优越性，正确认识动能定理的作用和地位。

较好地将新课程理念结合于教学实际中。

主要教学流程如下图所示：开始视频生活实例复习动能概念演示实验定性分析影响动能大小的因素视频火车出站台分析火车动能如何变化以及发生变化的原因提供四种不同的物理情景分组探究其中一个情景下合外力所做的功动能表达式进一步总结归纳动能定理设置例题解题并分析不同解题方法的利与弊总结归纳运用动能定理解题的一般步骤及优越性小结升华，知识拓展结束四、教学目标知识与技能：理解动能和动能定理，会用动能定理进行简单计算，能用动能定理解释生产和生活中的一些现象。

过程与方法：通过动能表达式的推导和总结归纳动能定理，具有一定的收集、处理信息的能力、分析解决问题能力和合作交流能力；进一步体会物理思想和方法。

情感态度与价值观：通过师生、生生合作学习，有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。

五、教学重点和难点重点：动能以及动能定理的理解和运用。

难点：动能定理的理解及其运用。

六、教学准备PPT课件以及相关视频材料。

七、教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计意图创设情景复习引入（约3—5分钟）【播放视频】1.保龄球的运动2.多米诺骨牌【提问】从功和能的角度思考以下问题：问题1：保龄球为什么能将瓶柱击倒？问题2：多米诺骨牌为什么会一块接一块的倒下？【引导】启发学生思考，通过抽象概括，引导学生归纳动能概念。

【提问】通过刚才的视频，你们认为动能的大小跟什么因素有关？【观看视频，思考问题】【回答】运动的保龄球对瓶柱做了功。

【回答】手对第一块多米诺骨牌做了功，而第一块又对下一块做了功，能量发生了传递。

导致后面一块接一块的倒下。

【归纳、总结】这些实例都说明了：运动的物体具有能量。

物体由于运动而具有的能量称之为动能。

【思考、回忆】影响物体动能大小的因素。

从生活实例出发，让学生自己去发现运动的物体具有能量，进而复习动能概念，在激发学生的学习兴趣和活跃课堂气氛的基础上，引导学生从生活走向物理体现物理来源于生活的理念。

创设情景复习引入【演示实验】多媒体展示实验过程：小车1从斜面滑下，与小车2相碰，并推动小车2做功。

实验步骤：<1>高度相同改变小车1的质量<2>质量相同改变小车1的高度【提问】问题1:实验中我们采取了什么方法?问题2:你看到了什么现象？这些现象说明了什么问题？【观察实验现象】【回答】控制变量法。

【通过观察的实验现象，分析得出结论】<1>当高度相同改变小车1的质量时，可以看到：小车1质量增大时把小车2推得远，对小车2做功多。

<2>当质量相同改变小车1的高度时，可以看到高度增大时把小车2推得远，对小车2做功多。

【总结、归纳】实验表明，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大。

演示实验是为了帮助学生重建对动能的感性认识而设计的，体现了从感性到理性，从定性到定量的逐渐深化的教学程序。

同时培养学生观察现象，分析现象的能力。

合作学习探索新知（约25—28分钟）动能初探【播放视频】火车出站台的过程。

【提问】问题1：火车的动能是如何变化的？问题2：火车动能变化的原因是什么？问题3：根据功能关系，牵引力所做的功与动能变化之间有什么关系？【总结】由于牵引力所做的功与动能变化之间具有等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能。

【观看视频，思考问题】【回答】火车出站台时速度越来越大，因此火车的动能也在不断增大。

【回答】牵引力对火车做正功，导致火车的动能不断增大。

【回答】牵引力所做的功等于物体动能的变化。

【聆听、理解】设计此环节是为下一环节探究动能表达式提供理论支撑，即引导学生从做功与动能变化的等量关系出发，探究动能表达式以及动能定理。

探究动能表达式【投影】请同学们推导下列物理情景中合外力所做的功：情景一：质量为m的物体自由落下，当下落距离为h时，速度为2v。

情景二:质量为m的物体，以初速度1v水平向右运动，在恒力F的作用下，发生一段位移s，速度增加到2v。

【进行分组推导其中一个情景中合外力所做的功】【每一小组派代表表述自己的结论】结论一：物体只受重力作用，重力对物体所做的功等于221mv这个物理量的变化。

结论二：物体只受一个动力时，外力对物体所做的功等于221mv这个物理量的变化。

学生自主探究动能表达式体现了学生学习的主动性，突出了教学重点，同时学生在团队合作中感受探究的乐趣，培养合作精神以及团队精神。

合作学习探索新知探究动能表达式情景三：一辆质量为m的物体，以初速度为1v水平向右运动，地面滑行一段位移s后停下，受到地面对其产生的摩擦力为f。

情景四：一质量为m，初速度为1v的物体水平向右运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移s，速度变为2v，其过程中受到的摩擦力为f。

巡视课堂并点拨学生推导过程中出现的问题。

将学生的结论用表格展出（见附表1）【提问】通过这些结论，你们能找出动能的表达式吗？此环节由学生自己总结，教师做适当引导。

【归纳】从同学们的结论中可以看出，合力F所做的功等于221mv这个物理量的变化。

可见“221mv”很可能是一个具有特定意义的物理量，因为它在过程终了与过程开始时的差，正好等与力对物体做的功。

物体的动能与质量和速度有关，而这个物理量中也只涉及到了质量和速度。

所以“221mv”就是我们寻找的动能表达式。

由功能关系：做功是能量转化的量度，也印证了我们的想法。

结论三：物体只受一个阻力时，外力对物体所做的功等于221mv这个物理量的变化。

结论四：物体既受动力又受阻力作用时，外力对物体所做的总功等于221mv这个物理量的变化。

【观察结论、分析结论，先独立思考问题，再相互讨论交流】培养学生用数学的方法解决物理问题的能力。

培养学生分析数据、处理数据的能力、根据数据总结归纳结论的能力以及语言表达能力。

合作学习探索新知深入理解动能【板书】1.物体的动能等于物体质量与速度的平方的乘积的一半。

2.表达式：E k =221mv【提问】问题1：每一个物理量都有单位，动能的单位是什么呢？你能推导出来吗？问题2：动能是矢量还是标量？说出你的判断理由。

【板书】1.单位：焦耳（J）2.动能是标量【推导】msmkgsmkg⋅⋅=⋅22/1)/(1JmN11=⋅=【回答】动能是标量。

因为能量是标量，而动能是能量的一种，所以动能是标量。

把问题交给学生，帮助学生在独立分析解决问题的过程中掌握知识点，形成知识体系。

体现学生学习的主动性。

发现动能定理【点拨】通过刚才推导出的结论，同学们能否找出做功与物体动能变化的关系吗？当学生回答的不够准确时，给予学生适当点拨。

【总结】同学们得出的这个结论就是我们今天学要学习的第二个内容——动能定理：合力所做的功等于物体动能的改变。

【板书】动能定理1．内容：合外力所做的功等于物体动能的改变。

2.表达式：W合＝E k2-E k1＝ΔE k【相互交流、讨论，说出自己的观点】不论外力是几个，也不论外力是动力还是阻力，外力是重力、摩擦力还是其他性质的力，合外力对物体所做的功总是等于物体动能的变化。

由于学生亲历了前面的探究过程，经老师适当点拨后学生能很容易的总结出动能定理。

合作学习探索新知深入理解动能定理【提问】问题1：合外力分别做正功、负功时，动能如何变化？问题2：“力”一定是恒力吗？从初态到末态物体一定做直线运动吗？【说明】动能定理不仅适用于恒力做功，物体做直线运动，而且同样适用于变力做功，物体做曲线运动。

【思考、回答】合外力做正功，W合>0，ΔE k >0，动能增加；合外力做负功，W合<0，ΔE k<0，动能减少。

【思考、回答】动能定理是在恒力做功，物体做直线运动的情况下推导出来的，所以这里的力是恒力，物体也应该要做直线运动。

通过设置问题组，层层递进，帮助学生逐渐深入理解动能定理。

学生由于思维定势容易得出错误结论，而对动能定理适用于变力做功物体做曲线运动的原因，这里将暂不做解释说明，将它放在第二课时作详细讲解。