4. 动能 动能定理ppt课件教学实录

《动能和动能定理》教案

1．知识回顾

师：前面几节课我们已经学习了功、重力势能、弹性势能等有关知识。我们知道了力对物体做功的时候总是对应于某种能量的变化。例如：重力做功的时候对应于哪种能量的变化？

生：重力势能的变化。

师：那弹簧弹力做功的时候又对应于哪种能量的变化呢？

生：弹簧的弹性势能的变化。

师：对，重力做功对应于重力势能的变化，弹簧的弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化。重力势能和弹性势能是我们前面所学的两种能量的存在形式。今天我们就再来学习一种能量存在的方式——动能。

观看大海啸的视频，引导学生思考海啸为什么会有如此巨大的破坏力？

生：因为海水具有动能(能量)。

师：为什么海水具有动能(能量)，或者说判定海水具有能量的标志是什么？

生：如果一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。

海啸之所以会有如此巨大的破坏力，就是因为它具有对其他物体做功的本领，故人类只能敬而远之。

师：其实关于动能，我们初中时就已经有所了解，回顾初中所学知识，回答以下三个问题：

（1）什么是动能？

生：物体由于运动而具有的能量，称之为动能。

（2）影响动能大小的因素有哪些？

生：质量、速度。且质量越大，速度越大，物体的动能就越大。

举例：①足球飞过来运动员敢用头去顶，铅球飞过来你敢用头去顶吗？

②老师扔过来的质量是10克的粉笔头你敢用手去接，如果是手枪射过来一颗10克的子弹你敢用手去接吗？

（3）动能跟质量、速度之间究竟是怎样一个定量的关系？

生：与质量成正比，与速度的平方成正比；

师：你是如何知道这一关系式的，能否定量推导一下呢？

2.构建知识平台，铺设探究之路。

师：我们可以尝试着从比较熟悉的运动出发，来寻找一下动能跟质量、速度之间的定量关系。

一质量为m的物体在光滑水平面上受到方向与运动方向相同的恒力F的作用下发生了一段位移l，速度由原来的v1变为v2.试求：

1

（1）

在物体发生位移l的过程中合外力F对物块做了多少功？

（2）

在物体发生位移l后，其初、末速度与位移l之间有何关系？

（3）

恒力F对物块做的功与物体的初、末速度之间有何关系？

2v2v12

生：W=Fl，F=ma，l即可得到F对物体做的功的表达式：2a1212mv2mv1（注意引导学生应用匀变速直线运动的相关规律）

223.分析论证

11212mv1中我们可以看到，

师：从Wmv2“mv2”很可能是一个具有特定222意义的物理量，因为这个量在过程结束与开始时的差正好是力F对物体做的功。1联系我们之前所说的“有力做功，就必然伴随着能量变化”，我们可以断定“mv2”2应该是某一种形式的能量，而这种能量又与物体的质量和速度有关，因而这应该W就是我们要寻找的动能的表达式．

1在物理学中我们就用mv2这个物理量表示物体的动能，用符号Ek表示，

21Ekmv2．（板书）

2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：知道了动能的表达式，能否根据单位制来写出动能的单位。

生：kgm2/s2。

师：变形一下请大家看好kgm2/s2kgm/s2m

，kgm/s2是什么呢？

生：是力的单位，等价于N 师：等价于N的话，kgm2/s2就能写成Nm 也就是功的单位——焦耳，即J。原来动能和功的单位是相同的，也就是说动能跟功两者在本质上是一致的。

课堂练习：

1. 对于质量一定的物体，下列说法正确的是（

）

A.

速度大小变化时，其动能一定变化；

B.

速度方向变化时，其动能一定变化；

C.

速度不变时，其动能一定不变

；

D.

动能不变时，其速度一定不变。

2

4.深入研究，引入到下一个重点

1212mv1中的部分，下面我们来整体研究一

师：刚才我们研究的是Wmv222121下这一表达式。根据刚才的学习我们知道了mv2是过程的末动能，mv12是过221212mv1就是动能的变化量。那么W是什么呢？

程的初动能。mv222生：W是物体所受到的力对物体所做的功。

拓展探究：将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设水平面不光滑，物体所受摩擦力大小为f ，在恒力F的作用下发生了一段位移l后速度也由原来的v1变为v2，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＝Fl

摩擦力f做功：W2＝-fl

21212v2v12mv1

又

F - f = ma ，l

W合W1+W2(Ff)lmv2222a师：可见，外力对物体所做的总功亦等于物体动能的变化。而外力对物体所做的总功也就是合外力对物体做所的功。也就是说合外力对物体做所的功等于物体动能的变化量。这就是我们今天得出的第二个结论。即“伟大”的动能定理。

（板书）

二．动能定理

1. 内容：合外力对物体做所的功等于物体动能的变化量．

1212mv1

2. 表达式：W合=Ekmv222注：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。

课堂练习：

2. 关于动能定理，下列说法正确的是（

）

A. 若物体所受合外力为零，物体的动能一定不变；

B. 若物体所受合外力不为零，物体的动能也可能不变；

C.

物体在合外力作用下做变速运动，动能一定改变；

D.

物体的动能不变，其所受合外力一定为零。

5.实验验证

课本P69 活动：

实验目的：研究合外力做功和动能变化的关系

实验装置：

“探究a与F、m之间的定量关系”

①研究对象：小车（为了研究方便，将其看做质点）

3

②气垫导轨：可使小车在轨道上无摩擦滑动。

③重物：

通过细线拉动小车前进；

④光电门：记录遮光片经过光电门所需时间，进而可以计算出小车经过光电门时的瞬时速度；

实验原理： 问题一：如何求合力所做的功？←找合力←用沙桶的重力近似代替绳子上的拉力大小←

F合mg←WF合LmgL

待测量：

(1)小车所受合外力F←只需测出沙桶所受重力即可←力传感器；

(2)小车的位移x←只需通过刻度尺测量两光电门点间的距离即可；

问题二：如何求动能的变化量？←求小车经过光电门时的瞬时速度←可用光电门测得

待测量：

(3)小车质量M←用力传感器测得小车所受重力G，则小车的质量M= G/g；

(4)小车经过两光电门时的瞬时速度v←用光电门测出遮光板经过时的时间←vd（其中d为遮光板的宽度）；

t

实验步骤：12345数据。

数据处理：

,连接好光电门。

两个光电门之间的距离L，再用力学传感器测出小车及重物所受重力分别为G1和G2,则小车的质量M= G1/g. DISLab软件，把小车的质量M、两光电门间的距离L等值输入其中。 1”一段距离的地方，松开重物，让重物在自由

DISLab软件里读出小车经过两个光电门的时间、速度、动能等一系列下落过程中拉着小车一起向右运动。1.小车质量M=0.243 kg ,两光电门间距离L=0.50 m，遮光板宽度d=0.01 m，沙桶所受重力G=0.15 N.

4

2.将两光电门间距离L变为0.40 m，其他条件不变：

3. 将沙桶所受重力G变为0.43 N，其他条件不变：

误差分析：

从实验数据可以看出△Ek≈W，但很容易发现动能的改变量略小于合外力做的功，这是为什么呢？（我们认为在m<

小结：

通过对以上实验数据的分析，我们可以看到：合外力对物体所做的功W合与物体动能的改变量Ek之间的关系是：W=Ek

这与我们理论推导的结果是一致的，再次验证了动能定理的正确性。

6．对动能定理的进一步讨论和推广

课本P69 讨论交流

1. 利用动能定理W合=Ek2-Ek1

，说明合外力所做功的正负与物体动能变化的关系。

解答：W>0，Ek2>

Ek1，物体的动能增加；反之，W<0，Ek2<

Ek1，物体的动能减少。即合外力对物体做正功，物体的动能就增加，比如汽车的启动过程；反之，合外力对物体做负功，物体的动能就减少，比如汽车的刹车过程。

2.动能定理为我们计算力所做的功提供了新的方法，用W=Ek2-Ek1计算功和用

5

W=Fxcos计算功有什么不同？

解答：用W=Fxcos只能用来计算恒力做功，还需知道物体在整个过程中发生的位移是多少；而用W=Ek2-Ek1来计算功时，无需知道物体的具体运动过程，只需知道其初末状态的动能变化就可以了。另外，动能定理虽然是在物体受恒力的作用，并且做直线运动的情况下得到的，但我们可以证明：当物体受变力做功或做曲线运动时，动能定理同样适用。

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．故动能定理也适用于变力做功和曲线运动的情形。（板书）

3. 动能定理的适用条件：

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。

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．

7．课堂小结

【利用一问一答的形式对所学知识进行复习小结，这样有助于学生加深对本节所学内容的理解和记忆。】

8. 板书设计

4.4动能

动能定理

一.动能

1. 概念：物体由于运动而具有的能量，称之为动能。

12. 表达式：Ekmv2

23. 单位：J

1J=1kgm2/s2

二．动能定理

1. 内容：合外力对物体做所的功等于物体动能的变化量．

1212mv1

2. 表达式：W合=Ekmv2223. 适用条件：

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。

6