4. 动能 动能定理教学设计(第一课时)

动能 动能定理

一、学习目标

1、理解动能的概念并能熟练计算物体的动能。

2、能通过实验探究和理论推导得到动能定理，掌握变力做功与动能变化关系的实验方法。

3、初步理解动能定理，知道动能定理的使用条件，会用动能定理进行简单计算。

二、重点、难点

1、教学重点：动能的及动能定理。

2、教学难点：如何设计并动手实验，验证动能定理对变力做功也适用。

三、设计思想

1.学情和教材分析

（1）教材分析

《动能 动能定理》是教科版必修2第四章《机械能和能源》中第四节的内容，本节主要学习一个物理概念：动能；一个物理规律：动能定理。从知识与技能上要掌握动能表达式及其相关决定因素，动能定理的物理意义和实际的应用。动能定理常用于解决复杂运动学问题，是动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。

（2）学情分析

学生的知识基础：学生在初中已从定性的角度学习过动能，也学习了力和位移在同一直线上的功的计算，因此动能与功对他们不是全新的概念。并且对能量转换的相关知识有了一定程度的认识掌握，本节课以此为基础引入教学，困难不是很大。

学生的认识特点：一方面在知识上学生对功、和动能已经有了一定的认识；另一方面，学生在生活经验中已具备一些有动能变化的感性认识；但对于动能变化与做功没有形成定量的关系。

2.设计思想

在教学过程中以学生以前的概念为切入点，通过逐步引导，让学生对动能变化与做功有正确的认识。在分析外力做功与动能变化关系中，采用实验探究和理论推导再次验证三个方面引导学生得出结论，认识规律。充分调动学生的积极性和主动性。

3.教学思路

为了实现本课的教学目标和提高课堂的有效性，结合物理学科“以物理知识为基础，以科学探究为主线”的教学理念，进一步提升学生的物理核心素养，本节课以“互动游戏引入——理论探究——总结规律——实验验证——当堂检测”的线索，采取“任务驱动式教学”设计程序化的问题，

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有效引导学生自主、合作和有效的探究性学习，引导学生探究动能定理。学生通过自主探究、合作探究等过程，从中掌握探究方法，形成探索新知识的态度，提高实验能力、自主学习能力，并从中体验到发现规律的喜悦，感受科学家们探究规律的艰辛历程，培养他们的实事求是，科学严谨的求知态度。

四、教学资源

自备的教具（皮球、砖块、玩具手枪），改进后的“验证动能定理”实验装置，展示“任务驱动问题”、重要图表及结论的多媒体教学软件

五、教学设计

教师活动

引入课题

互动小活动

1、把皮球和砖块抛向学生，皮球敢接，砖块不敢接。

思考：为什么不敢接砖块？

2、玩具手枪中的子弹，学生明显不敢接。

思考：为什么不敢接子弹？

讨论交流：不敢接上述物体的原因到底是什么？

结论：运动物体具有动能，且动能有大有小。

新课教学

一、动能

物理学中把物体由于运动而具有的能量叫动能。

讨论交流：物体动能的大小跟哪些因素有关呢？

师生共同得出：

（1）速度相同的物体，质量大动能大，动能和物体的质量有关。

（2）质量相同的物体，速度大动能大，动能与物体的速度有关。

学生参与体验

题，提出要解决的

问题，激发学生学习兴趣，情绪高学生讨论后回答，与老师共同得出运动物体具有动能

昂。

通过体验回忆初中所学动能的概念及影响动能大小的因素。

学生活动

用学生感兴趣的游戏引入课说

明

学生讨论后回答，与老师共同得出结论

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1、动能的表达式

讨论交流：如图所示，在宇宙空间内存在一质量为m

的物体，在恒力F的作用下由静止开始运动，到达A自主探究并板演

点速度为v1 ，发生一段位移x，到达B点，速度增大

到v2，试寻求这个过程中力F做的功与v1、v2的关系？

根据功的公式求得F做的功为W=Fx，根据二、理论推导合外力做的功与动能变化的关系

2Fma和v2v122ax得

通过理论分析与论证的过程，使学生受到理性思维的训练；

也使学生灵活迁移所学知识，解决问题。

培养学生的观察思考、归纳、总结的能力和意识。

结论

1212

结论：WFxmv2mv1

22

该式左边是外力做的功，右边则应当是物体在初

末两个状态的某种能量，这种能量与物体的质量和速

度大小直接相关，它就是物体的动能。

12

师生共同得出：动能的大小：EKmv

2

思考：动能的文字表述是什么？

问题：（1）某物体动能变化，速度一定变化？

回答提问

某物体速度变化，动能一定变化？

重新思考：动能的文字表述是什么？v指什么？

问题：（2）动能是状态量还是过程量？

根据引导思考体会，深（3）动能是标量还是矢量？

入理解

（4）动能的单位是什么？

1212师生共同得出：动能的变化量：EKmv2mv1

22

2、动能定理

师生共同得出合外力做功与动能变化的关系：

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W112mv2mv12

22也可以改写成WEk2Ek1

思考：怎么用文字描述这个公式呢？

师生共同得出：合外力所做的功等于物体动能的变化。这一关系称为动能定理

理解：（1）公式中各个物理量的意义

（2）△Ek正负的意义？

△

Ek ＞ 0，Ek2 ＞ Ek1 , W合＞0.

△

Ek < 0，Ek2 ＜ Ek1 , W合＜0. （3）“=”的意义？

数量关系从三个方面理解单位关系

因果关系三、实验验证合外力做功和物体动能变化的关系

1.恒力做功时

物理规律都需要通过实验验证，那怎样验证合外力做功和物体动能变化的关系呢？

讨论交流：

（1）为了验证合外力做功与动能变化的关系，该如何验证？测量哪些物理量？计算那些物理量？需满足什么关系？

（2）如何设计实验装置呢？

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回顾上述做功与动能变化的关系

学生思考并组织语言回答

学生思考交流并回答

独立思考并交流讨论，解决问题

通过知识的归纳，让学生对合力做功和动能变化有深刻的理解，并能够全面理解公式，为应用动能定理做好准备。

通过一连串由易到难，由简到

受测量物理量的启发，思考、回忆出采用“探究牛顿第二定律”装置

注意事项：为了使小车所受合力等于细绳的拉力，

需平衡摩擦力；为了使绳的拉力约等于钩码的重力，回忆并回答做该实验的条件和注意事项。

需满足钩码的质量远小于小车的质量。

（3）如何进行数据处理？

22通过图像验证：mgx与vBvA的关系

活动：如图是实验得到的一条纸带，起始点O至各计

数点A、B、C、D、E、F、G的距离依次为15.50cm、21.60cm、

28.61cm、36.70cm、45.75cm、55.75cm、66.77cm，相

邻计数点间的时间间隔为0.1s，实验时小车所受拉力

为0.2N，小车质量为200g。计算合外力所做的功和小独立解答、讨论合作、展示交流

车动能的变化，根据计算结果可得出什么结论？

O-B O-C O-D O-E O-F

W/J

EK/J

2.变力做功时

设疑：刚才探究的动能定理定量的反应了合力做功与

动能变化的关系，而其合力是恒力，其实变力做功更

繁，由小到大，层层推进的问题，引导学生会思考、分析、发现问题、解决问题。

通过对动能定理进行验证，让学生加深对动能定理的理解，

方便以后应用。

探究学习方式并特别强调在—5—

普遍，也更复杂，如果是变力做功是不是也适用？动能定理是不是具有普遍性呢？

学生实验：

（一）验证器材：

（二）制定基本的实验方案

师生互动，从以下问题出发

（1）

测量那几个物理量？各物理量如何测量？

（2）橡皮筋做的功怎么计算？能不能测出具体值？（倍增法）-----用“倍增法”巧妙地避开了计算橡皮筋变力做功的具体值，

（3）为了达到各次实验评价中橡皮筋所做的功成倍增加，即实现倍增，对橡皮筋的伸长量有什么要求？ 橡皮筋完全相同，拉伸量完全相同。 （三）实验步骤

1．安装好实验器材。

2．先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，放入滑块，释放；

3．改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同；

4．由测速仪测出滑块获得的速度，把滑块第一次获得的功计为W，第2次，第3次……计为2W，3W …

（四）实验数据处理。

1. 记录数据

次数

1 2 3 4 N(W)/J

V

V

2

联想“力的合成”提出的等效思想，思考并回答

独立思考、交流探究提出

合作探究，验证变力做功

记录数据

学习过程把问题看做是学习的动力。

通过一连串由易到难，由简到繁，由小到大，层层推进的问题，引导学生会思考、分析、发现问题、解决问题。

通过自己动手实验，体会探究物理规律的过程，培养学生科学严谨的的求知态度。

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2. 画W-v

图像（引导能不能得出结论？）

3. 再画W-v2

根据测量的数据描点绘图

通过自己对实验的理解，总结出实验误差的原因，为更加精确的撤出数据提供方向，同时培养

3. 误差分析：

。

（五）得出结论：

动能定理对变力做功也成立。

当堂训练

如图所示，某同学用弹弓将一颗质量为40g的钢珠以100m/s的速度击穿鸭梨，穿出后钢珠的速度降为60m/s。问：

（1）钢珠击穿鸭梨前后的动能变化了多少？

（2）苹果对子弹做了多少功？

分析本实验的误差来源

学生细致，缜密

得出结论

读题、思考、计算、回答

独立思考、交流完善

的实验思维。

加强学生对动能、动能变化量及动能定理有初步的理解。

提高学生总结课堂知识的能力，巩固本节课。

课堂总结

引导学生总结本节课内容：

1.提出问题本节课学了些什么？

2.帮助学生回顾本节课内容，并突出重点。

六、教学反思

本节课比较好的完成了教学目标，在此过程中收获了很多，也发现了许多不足。

比较成功的地方：

（1）通过与学生互动游戏引入，激发了学生兴趣。为引课做好了铺垫。

（2）理论推导训练了学生理性思维；[来源:Zxxk.Com]

在用实验得到外力做功与动能变化关系后，引导学生用学过的知识，牛顿第二定律和运动学公式来证明合力做功等于动能的变化，有效的训练了学生的理性思维，而且也提高了学生知识的迁移能力。

（3）通过变力做功验证动能定理，经历了方案设计，器材选择，步骤制定，数据处理得出结

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论让学生更加深刻的理解动能定理既适用于恒力也适用于变力做功。

当然本节课还有很多不足之处：

（1）由于部分学生对初中的功和动能的概念遗忘较多比较模糊,课前的预习不充分,在课堂上不能很好的参与互动，还只是比较被动的接受老师和其他同学的发言和知识点。

（2）学生实验存在一定的误差

在学生实验中，采用橡皮筋测量变力做功，而这个实验中对橡皮筋的要求比较高，长短、粗细程度及拉升次数均不能保证完全一样，再加上摩擦力和学生操作不当带来的误差相对大。

但总的来说，在物理组老师的指导和帮助下，较顺利完成这节课，在其中收获不少，也有了更进一步的努力方向，希望在以后的教学中会有更大的突破。

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