4. 动能 动能定理优秀教案说课稿

动能和动能定理（课时一）

龙正中学物理教师：徐正友

【教学设计思路】

本节通过理论推导、实验探究的方法使学生掌握动能、动能定理的内容．旨在培养学生逻辑分析和实验探究问题的能力．

动能定理是力学中一个重要的规律，是本章的教学重点．

动能定理是能的转化与守恒定律的具体体现，学习掌握动能定理，能解决许多力学问题，应用范围较广．

物理学习方法培养，小组讨论、合作探究、理论推导、实验验证；估算、精算；独立思考、集体回答；整体和隔离；全程和分段分析等多种教学方法综合运用. 【教学目标】

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、初步理解动能定理，知道运用动能定理解题的基本步骤，能根据动能定理计算功和动能的变化．

二、过程与方法

1．通过理论推导，分析恒力做功与物体动能变化的关系，导出动能、动能定理．

2．通过动手实验、测量计算，探究并验证动能定理．

三、情感态度与价值观

1．经历理论推导过程，体会物理过程分析，培养学生的逻辑思维，提升学生的物理能力．

2. 经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，培养学生的合作与交流精神．

3．体验运用动能定理解题的优越性，体验收获的喜悦．

【教学重点】

重点：理论推导和实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，导出动能、动能定理，初步理解动能定理．

【教学难点】

难点：通过动能定理让学生对总功和动能的改变以及功和能的关系有更全面、更深刻的认识．

【教学课时】

2课时[来源:学科网]

龙正中学物理组

20180513

【探究学习】

（一）引入新课

引入新课：创设物理情境，引发学生思考

播放视频录像，从实际生活现象出发提出问题．

学生浏览教材67-69页．

通过上几节课的学习，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

A、理论推导：

1、动能表达式

（小组讨论）

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，放在光滑水平面上，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。

W提出问题，教材上说“什么这样说？

112mv2mv12

2212mv”很可能是一个具有特殊意义的物理量，为2Ek12mv[来源:学科网ZXXK]

2 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？

2、动能定理

（集体回答）

WEk2Ek1

其中Ek2表示一个过程的末动能12mv2，

21Ek1表示一个过程的初动能mv12。

2上式表明，力在一个过程中对物体所作的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论，叫做动能定理。[来源:学科网]

提出问题：（从牛顿第二定律的角度进行分析）

（1）如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义？结合生活实际，举例说明。

（2）动能定理，我们实在物体受恒力作用且作直线运动的情况下推出的。龙正中学物理组

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动能定理是否可以应用于变力作功或物体作曲线运动的情况，该怎样理解？

学生活动：教师帮助学生总结用动能定理解题的要点、步骤，体会应用动能定理解题的优越性。

小结：动能定理 （独立思考）

1．内容

：合外力所做的功等于物体动能的变化．

2．公式：

W

＝ΔEk＝ΔEk2－ΔEk1

用

W

表示合外力对物体做的功，用

Ek1

表示物体初态的动能，用Ek2表示物体末态的动能．

3．对动能定理的理解

（ 1 ）“合外力”——

物体受到的所有外力的合力（

包

括重力、弹力、摩擦力和其他力）

（ 2 ）“动能变化”

① 当外力对物体做正功时，ΔEk＞0 ，物体的动能增加，汽车启动过程就属于这种情况．

②当外力对物体做负功（即物体克服外力做功）时，

ΔEk＜0 ，物体的动能减少，汽车刹车过程就属于这种情况．

③ 若合外力做功为零，

ΔEk＝0 ，物体的动能保持不变．

B、实验探究：（合作探究、实验验证）

合外力做功和物体动能的变化

现在给大家准备了以下器材：打点计时器，一端有滑轮的光滑长木板，小车，纸带，细线，砝码，钩码，小盘，刻度尺，导线，电源，天平，重锤，铁架台，请你结合牛顿第二定律的实验来探究合外力所做的功和动能的变化量之间的关系．

实验目的：找出合外力所做的功

W

与物体动能的变化ΔEk之间的关系．

学生设计探究实验．

以水平面上的小车为研究对象，研究合外力所做的功与小车动能变化的关系，参照教材第 69 页“实验探究”．

教师提问：对物体进行受力分析，我们能求出小车受到的支持力，但小车与木板间的动摩擦系数知道吗？（学生通常回答不知道）测量摩擦系数十分复杂，所以摩擦力很难求出来．我们还有其他办法求合力吗？想想我们以前求匀变速直线运动的加速度时是怎么做的？

学生回答：用平衡摩擦力的方法．把木板一端垫高，利用小车重力的分力平衡摩擦力，则砝码对小车的拉力等于小车所受合力．

教师：如果要寻找合外力的做功

W

与ΔEk之间的关系，需要知道哪些物理量？

学生回答：由功的公式可知，需要知道物体所受的合外力

F ，物体在这段时间内发生的位移

x

，由动能的定义可知，要知道物体的质量和物体在这段时间的初、龙正中学物理组

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末速度

v1和v2．

教师：力可以怎么得到 ? 学生回答：力

F 可以用测力计直接测量；F=mg(M>>m时)．

教师：物体在这段时间内发生的位移呢？

学生回答：可以通过尺子量纸带得到．

教师 : 物体的初、末速度呢？

学生回答：利用纸带就可以求出相应点的瞬时速度，

v平均＝

x/t＝(v0＋v2)/2 vt/2＝ (v0＋v1)/2 将其代入动能公式就可以求初、末态的动能．

实验探究过程

如图1所示，借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验： （整体和隔离法）

图1 (1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动。

(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0. 1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0. 2 N，小车的质量为0.2 kg。

图2 请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk，补填表中空格(结果保留至小数点后第四位)。 （精确计算）

W/J

ΔEk/J

O－B O－C O－D O－E O－F

0.1115 0.1105 0.043 2

0.057 2

0.073 4

0.091 5 0.043 0

0.057 0

0.073 4

0.090 7 龙正中学物理组

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分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W＝

ΔEk，与理论推导结果一致。

（三）实例探究

对动能定理的应用 （全程和分段分析）

［例］如图，一质量为 2kg 的铁球从离地面 2m 处自由下落，陷入沙坑 2cm 深处，求沙子对铁球的平均阻力是多少？

解析：选小球刚开始下落时为初状态，陷入沙坑停止时为末状态，由动能定理可知：

【思考题】

如图所示，质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h/10停止，则

（1）钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？

（2）若让钢珠进入沙坑h/8，则钢珠在h处的动能应为多少？设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。

h h/10

解析：（1）取钢珠为研究对象，对它的整个运动过程，由动能定理得

W=WF+WG=△EK

=0。取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参考平面，则重力的功龙正中学物理组

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WG=111111mgh，阻力的功WF=

Ff h，

代入得mghFf h=0，故有Ff /mg=11。10101010即所求倍数为11。[来源:学。科。网Z。X。X。K]

（2）设钢珠在h处的动能为EK，则对钢珠的整个运动过程，由动能定理得W=WF+WG=△EK =0，进一步展开为9mgh/8—Ff h/8= —EK，得EK=mgh/4。

点评：对第（2）问，有的学生这样做，h/8—h/10=

h/40，在h/40中阻力所做的功为

Ff h/40=11mgh/40，因而钢珠在h处的动能EK =11mgh/40。这样做对吗？请思考。

【课堂小结】

这节课你学到哪些知识？你最大的收获是什么？

【教学后记】

讲到本节课的内容时，用到了理论推导和实验验证相结合的教学方法。让人情不由禁的联想到了“动量

动量守恒定律”、“电磁波”、“相对论”等知识。一切物理知识都遵循理论推导和实验验证相结合的特征，动量部分依据实验得出系统内部质量M和速度V的守恒关系，总结出了动量P=MV及动量守恒定律；先有麦克斯韦“电磁波”理论的诞生，再由赫兹进行了实验证实；“相对论”虽只有理论基础，没有实验验证，但是这并不影响其正确性和普适性。所以物理结论的理论性和实验性是相辅相成，又各自独立。

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