4. 动能 动能定理优质课教案整理

《动能定理》实验教学设计

江都区丁沟中学

王文霞

【教材分析】动能定理是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，但该节内容又是学生第一次定量的研究能量，所以本节要求学生通过做功转化成其它能量的数学描述，了解动能的概念。

【学情分析】初中时学生已学过了动能的初步知识，知道做功的过程就是能量转化的过程，为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺垫。

【教学目标】

1．知识目标：掌握动能的概念，会利用实验探究认识外力做功与动能的变化关系。

2．能力目标：通过实验探究，锻炼学生的动手操作能力，培养学生对实验原理和方法的迁移能力和利用已知知识解决实际问题的能力。

3．情感目标：在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性实验，通过实际操作、数据记录、数据处理等培养学生利用实验解决物理问题的能力，激发学生学习物理的兴趣。

【教学重点】建立动能的概念，实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系，为理论推导动能定理奠定实验基础。

【教学难点】实验探究外力（重力）做功与物体动能变化的定量关系。

【教学手段】分组实验。

【教学过程】

一、课前预习

【知识】

1．动能：物体由于运动而具有的能，叫动能。

2．动能的大小：________（m为物体的质量，v为物体的速度）。

可见，物体的动能跟物体的质量和速度有关。m越大Ek越大：v越大Ek越大。

【问题】

1．自由落体运动物体动能如何变化？其原因是什么？

2．自由落体运动的物体，重力所做的功WG与其动能的变化量ΔEk有何关系？

3．你能否利用下面提供的器材设计一个实验来探究一下重力所做的功与动能的变化量的关系？提供的器材有：电火花式打点计时器、纸带、重锤、刻度尺、铁架台（带铁夹）、学生电源。

4．如何设计实验？为什么这样设计？

5．需要测量和记录哪些数据？请设计一个记录实验数据的表格。

6．如何利用实验数据计算重力所做的功WG和动能的变化量ΔEk？

7．如何正确处理实验数据？请设计一个数据处理结果的表格。

8．请发挥你的想象，猜测一下实验的结果是什么？

二、课堂教学

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【师】什么是动能？

【生】物体由于运动而具有的能叫动能。

【师】一个运动的物体，其动能的大小如何计算？

12Emv。【生】物体的动能等于物体的质量与速度平方的乘积一半，即：k

2【实验演示】让一小球做自由落体运动。

【师】小球的速度如何变化？动能如何变化？

【生】小球速度越来越大，动能也越来越大。

【师】什么原因导致物体的动能发生变化？

【生】是由于外力对物体做了功。

【师】外力做功与物体动能改变量之间到底有什么定量关系？

为了研究方便，以自由落体运动中的重力做功为例，研究重力所做的功与物体动能改变量之间的定量关系。你能否根据已有的知识对这种关系作出猜想，并设计一个实验来验证你的猜想？

【实验探究】外力（重力）对物体所做的功与物体动能的变化关系

1．提供的实验器材有：电火花式打点计时器、纸带、重锤、铁架台（带铁夹）、学生电源、刻度尺。

2．请同学们根据已有的知识，结合提供的实验器材，在小组讨论的基础上，写出你们的实验方案。讨论时请围绕下列问题进行：

（1）如何设计实验方案？（实验结束后叫学生上台演示其实验操作过程）

【师生探讨】将打点计时器固定在铁架台上，把纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近。然后先接通电源，再松开纸带，让重物自由下落。可以看到，打点计时器在纸带上打下了一系列点更换纸带重复做3～5次实验。利用打了点的纸带来计算重力所做的WG与动能变化量ΔEk的定量关系。

（2）如何计算重力所做的功WG和动能的变化量ΔEk？

【师生探讨】方法1：利用起始点和纸带上的第n点。

假设o点为自由落体运动的起点，从o到n，若测出o到n的距离hn , WG=mghn.,利用计算速度的办法算出n点的速度vn，则Ek

方法2：任取两点计算

任取两点A、B测出hAB，算出WG=mghAB，利用计算速度的办法分别算出A、B两点的速度12mvn。

21212mvBmvA的值．

22（3）需要测量和记录哪些实验数据？（实验后让学生用图示方式板书出来）

vA和vB，再算出Ek

2

（4）如何设计记录数据的表格？（学生板书并填入实验记录的数据）

O A

hOA

hOC

hOChOA

hOB

3．操作实验，测量和记录实验数据。

4．数据处理表格（学生板书并填入数据处理结果）。

hOChOA

tAC

B C vBEk12mvB

2

WGmghOB

5．处理实验数据，得出实验结论。

【生】通过数据处理可知：重力所做的功WG与物体动能的改变量ΔEk在误差允许的范围内是相等的。

6、结论的推广：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。即：

W合Ek

说明：上面的表达式是物理学中一个非常重要的定理──动能定量。

7、注意事项：实验中有哪些因素可能影响实验结果？你打算如何控制这些因素？为了减小实验误差，实验中应注意哪些问题？

【生】①．打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在同一竖直面上，以减小摩擦阻力．

②．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．

③．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，先接通电源，打点计时器工作稳定后，再释放纸带．

④．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应的下落高度要一次测量完．

⑤选纸带时，应选点迹清晰，打点成一条直线，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带．

三、课后思考

1．实验改进：你是否想到了其它实验方法？

2．理论推导：请根据牛顿运动定律和运动学知识从理论上推导动能定理。

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