4. 动能 动能定理教学设计

第七章

第7节

机械能守恒定律

动能和动能定理

教学设计

西安市第三中学王晓佳

2017.05.03

教材分析

动能定理研究的是质点的功能关系，是本章的重点。

本节在讲述动能和动能定理时，没有把二者分开讲述，而是以功能关系为线索，同时引入了动能的定义式和动能定理，这样叙述，思路简明，能充分体现功能关系这一线索，同时考虑到初中已经学过动能的概念，这样叙述，学生容易接受。

通过本节的学习，应使学生理解动能定理的推导过程.清楚动能定理的适用条件，通过对比分析使学生体会到应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的不同点：即运用动能定理解题由于不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它来处理问题有时比较方便。

教学目标

1.知识与技能：

（1）理解动能的概念。

（2）知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算。

（3）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.情感态度与价值观：

通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣。

教学重点

(1)动能的概念。

(2)动能定理及其应用。 教学难点

对动能定理的理解。

课型

新授课

课时

第一课时

教学方法

推理归纳法、讲授法、电教法。

教学用具

计算机、投影仪、课件、学案。

教学过程

教学过程

教学内容与教师活动

学生活动

设计意图

引

入

新

课

传说早在古希腊时期(公元前200多年)阿基米德曾经利用杠杆原理设计了投石机，它能将石块不断抛向空中，利用石块坠落时的动能，打得敌军头破血流。

同学们思考一下，为了提高这种装置的杀伤力，应该从哪方面考虑来进一步改进？学习了本节动能和动能定理，就能够理解这种装置的应用原理。

一．动能的概念

功是能量转化的量度，每一种力做功对应一种能量形式的变化.重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化，前几节我们学习了重力势能的基本内容“追寻守恒量”.中，已经知道物体由于运动而具有的能叫做动能，大家举例说明哪些物体具有动能。

学生认真听讲，思考。

通过生活实例导入新课，激发学生的兴趣。

学生思考回答：

奔驰的汽车、滚动的足球、摆动的树枝、投出的篮球、运动的子弹、小球等等运动的物体都具有动能.

引导学生关注生活，体会生活中的物理现象。

引导学生依据生活经验，进行分析总结，体会影响动能的因素。

1

学生思考后总结：

教师引导：重力势能的影响因素有物体的质量和高度，今天我们学习的动能影响因素有哪些？通过问题启发学生探究动能的影响因素。

质量相同，物体运动得越快，具有的能量越多，应该与物体的速度有关;相同的速度，质量越大动能越大，应该与物体的质量有关.即动能的影响因素应该是物体的质量和速度.

引导学生利用已学知识，定性分析解决问题。

引导学生回顾之前所学知识，并将其灵活应用解决实际面临的问题，进而逐层深入，发现新的规律。

新

课

教

学

师生总结：物体的质量越大，速度越大，它的

动能就越大.即质量、速度是动能的两个影响因素。

问题：动能到底跟质量和速度有什么定量的关

系呢？动能的表达式是怎样的？

学生讨论并总结回答：

1.在起飞过程中，列车的二．动能的表达式

动能越来越大，因为列车的

情景设置一：大屏幕投影问题

速度在不断增大. 一列车在牵引力的作用下（不计阻力），速度越来越大，问：

1.列车飞机的动能如何变化？为什么？

2.列车的动能变化的原因是什么？

3.牵引力对列车所做的功与列车动能的变化之间有什么关系？

情景设置二：大屏幕投影问题，可设计如下理想化的过程模型: 设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l,速度由v1增加到v2，如图所示.

学生推导：

这个过程中，力F所做的功为W=Fl；根据牛顿第二定律F=ma，而

提出问题：

1.力F对物体所做的功是多大？

2.物体的加速度是多大？

3.物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？

4.结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？

l=，把F、l的表达=2al,即 2.由于牵引力对列车做功，导致列车的动能不断增大. 3.据功能关系：牵引力做了多少功，列车的动能就增大多少.由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.

式代入W=Fl,可得F做的功W=

也就是W=

2

根据推导过程教师重点提示：

引导学生类比重力势能、弹性势能，得出动能的表达式及其相关特征。

引导学生关注生活，认识到物理与生活息息相关。

1.mv2是一个新的物理量.

学生总结：

2.是物体末状态的一个物理量，是物体初状态的一个物理量,其差值正好等于合力对物体做的功.合力F所做的功等于这个物理量的变化，所以在物理学中就用这个物理量表示物体的动能。

教师引导学生分析动能具有瞬时性，是个状态量：对应一个物体的质量和速度就有一个动能的值.引导学生学会从实验现象中思考分析，最终总结归纳出结论。

回忆足球运动员踢球的场面，让学生观察，运动员用力将足球踢出，足球获得了动能；足球在草地上由于受到了阻力的作用，速度越来越小，动能越来越小。

问题：

1.若外力对物体做功，该物体的动能总会增加吗？

2.如果物体对外做功，该物体的动能总会减少吗？做功与动能的改变之间究竟有什么关系呢？

思考做功与动能的关系：

类型一：质量为m 的物体在光滑水平面上受到与运动方向相同的恒力F 作用，发生一段位移L，速度从v1 增加到v2

类型二：质量为m 的物体在水平粗糙面上受到摩擦力f的作用下发生一段位移L ，速度从v1 减小到v2

1.物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半. 2.动能的公式：Ek=mv/2. 3.动能的标矢性：标量. 4.动能的单位：焦（J）.

学生分析：

动能不一定总是增加，足球在草地滚动过程中阻力对其做功，足球动能减少。

学生分析计算得出结论：

2新

课

教

学

1.W=FL=

学生动脑思考，具体计算，

加深对功能关系的理解。

2.W=-fL=类型三：质量为m 的物体在与运动方向相同的恒 3.W=FL-fL=maL 力F 的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移L，受到的摩擦力为f，速度从v1 变为v2 ==Ek2-Ek1=ΔEk.

3

师生总结：外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量.其中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增大；f与物体运动反向，它做的功使物体动能减少.它们共同作用的结果，导致了物体动能的变化.

三．动能定理

学生总结分析：

根据具体实例，通过学生自己的推导，得出动能定理的内容，梳理成章，学生易于接受。

新

课

教

学

力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这1.当合力对物体做正功个过程中动能的变化，这个结论叫动能定理.用W时，末动能大于初动能，动总表示外力对物体做的总功，用Ek1表示物体初态能增加. 的动能，用Ek2表示末态动能，则动能定理表示为：W总=Ek2-Ek1=ΔEk. 2.当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动

能减少.

分组讨论：根据动能定理的表达形式，提出下

列问题，加强对动能定理表达式的理解:

1.当合力对物体做正功时，物体动能如何变化？

2.当合力对物体做负功时，物体动能如何变化？

知识拓展

1.外力对物体做的总功的理解

有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动.因此它们做的功就有正、负之分，总功指的是各外学生认真听讲，思考动能力做功的代数和；又因为W总=F合·s，所以总功定理的具体内容及其隐含的也可理解为合外力的功. 思想及含义。

2.对定理中“变化”一词的理解

由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可增加，也可能减少.因而它的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。

3.对适用条件的理解：动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况，对于单个物体、多个物体，一个运动过程还是多个运动过程同样适用。

4

学生自主讨论展示点评，培养学生敢于发表意见及与人交流解决实际问题的能力。

学

生

活动

学生小组思考、展示

课

堂

小

结

1.物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用Ek来表示，物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半。

2.动能是标量，也是状态量。

3.动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是任何其他的力，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功. 4.动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用。

板书设计

作业布置

导学案检测案

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