4. 动能 动能定理教案评析

《动能

动能定理》教学案设计

江苏省宝应中学

蔡中明

一、动能

（1）通过图片（水力发电、风力发生）；引导学生回忆初中的内容。并作出简单的回答：这两幅图片中装置涉及到什么能量之间的转化？

师：看这两幅图片，请您说一说两幅图片中涉及到什么能量之间的转化

生：风能与电能；水能与电能

（2）在物理上，我们把这一类物体由于运动而具有的能量叫动能。图片（飞行飞机、奔驰的汽车、蜻蜓、水滴等）在生活中找出很多熟悉的事物

能量：对外做功的本领

（3）如此重要能量，我们又如何去衡量它呢？你觉得它可能与哪些因素有关；它们到底是什么关系？

（提问）学生通过预习一般会说与质量、速度有关系，也许会准确的说出。

师说：好的，我想冒昧问一下这位同学，这个结果是你预习，还是你猜测呢。

生：预习；

师说：我显然也不想去否认这个结论的正确性，因为这么多年我也是这样的想，今天，我想通过一个实验定性的验证一下这个结论

（5）实验验证

⑴介绍仪器：气垫导轨，光电门与数字计时器的工作原理

⑵原理介绍：拉伸橡皮筋后由静止释放。橡皮筋的弹性转化为滑块的动能

⑶实验步骤：

⑷

序号

1 2 3 动能E E E 4E 质量

M 4M

4M 速度

V v/2 V 时间

（6）对动能的学习

大小计算：

单位：1J（1J=1kg.m2/s2）

一个质量为2kg的物体，速度为，它所拥有的动能就是1J 一个实心球，以1m/s的速度；男生：出手高度为两米，飞行时间大约为0.6s，飞出的速度1m/s，飞行距离大约0.6m，中考男生实心球满分距离为8.59米，那么大约为14m/s，也就是出手时实心球的动能大约为196J，当然考虑空气阻力话，还要大一些。

性质：标量

提问：一个做匀速圆周运动小球，它的速度变化吗，它的动能变化吗？

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动能：是一个状态量，物体处不同的位置或不同时刻，它的动能常常不一样。

二、动能定理

我们知道了动能的概念，那么物体的动能怎样才会发生变化呢？速度发生变化？速度在什么条件下才会变化（什么是速度变化的原因）；加速度、力；这就说明了动能的变化归根到底是力的效果。那么我们能不能将动能的变化与受力之间的关系简化一下呢，

我们以一个匀变速直线的情景来研究一下这个问题。看讲义

一个物块在水平桌面上，受到一个恒力F的作用下，做匀加速直线运动。初速度为v1，经过一段位移x，速度为v2, 初动能

末动能

动能的变化ΔEk= 你能推导出动能变化与受力关系吗？（让学生在下面完成，选择完成好的上讲台展示）

提问：在刚才的推导中，我们只考虑物体受到拉力，如果地面不是光滑的，那么，我的结论应该如何修正？

这个外力，应该是指合外力，也就是说，合外力所做的功等于物体动能的变化

通过刚才的理论研究，我们看到动能的变化等于外力所做的功；接下来，我们想通过实验对刚才的结论进一次验证，首先，我想请同学们根据实验的目的讨论一下这样三个问题：

（1）需要测量哪些物理量：

（2）需要哪些器材来测量；（还可以利用打点计时器的纸带处理来求距离和速度）

（3）怎样测量？

提问：

（1）测F，可以用钩砝来拉滑块；用弹簧秤测出钩码的重力为了方便我们获取绳上的拉力，在什么情况下，绳子的拉力可近似等于小球的重力。当小球的质量远小于小车的质量时

（2）测x:用刻度尺测量

（3）测m:用天平测量滑块的质量

（4）测v:用光电门及数字计时器测量滑块通过两个光电子门的时间，用遮光板的宽度除以时间，就可以得出速度

为了节约课堂上的时间，我在实验室中已经把一些量事先进行了测量：

钩码的重力G =

滑块的质量M=

遮光条的宽度d= 下面请一位同学和我一起在完成这个实验；请他记录数据，重复五次；把数据填写到电子表格中，得出功和动能变化的关系，

通过刚才理论推导与实验操作，我们得到外力所做的功等于动能的变化；这时，我第

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们能不能说外力做功在什么情况下都等于动能的变化呢？显然是不能；只有经过大量的实验对各种情况进行研究和论证才行，而事实上，科学家通过研究发现，这种关系适用于各种运动。把这个关系称之为动能定理

习题：一个小孩站在滑板向前滑行，已知人与滑板的质量为60kg，某时刻它的速度为5m/s，在没有动力情况下，它能滑行10m，问滑板与地面的摩擦力是多少？

三、对动能定理的学习

接下来，我们对刚才的结论作进一步的分析：

（1）

合外力对物体做正功，末动能大于初动能，动能增加；下落的小球，汽车启动过程就是这种情况；

（2）

当合外力对物体做负功，末动能小于初动能，动能减小；上抛的小球，汽车的刹车过程就是这种情况；

合外力对物体做功了，物体动能一定变化

（3）

踢足球、掷铅球、发射火箭，请说明是什么力做功。向前滑动的滑板会减速，摆动的秋千为什么会停止，请说明是什么力做功；

动能变化了，就意味着一定有外力对他做了功；要想动能增加，就对物体做正功，要想动能减少，就对物体做负功

所以：合外力所做的功是物体动能变化的原因

能不能说合外力不为0，动能一定变化？比如匀速圆周运动

（4）

刚才说到单位问题：1J=1kg.m2/s2，我想，就用我多说什么了

四、应用

接下来，我们就用今天所学的知识来帮助我们解决一个问题：如何掷铅球/ 【视频】掷铅球

五、小结：

六、作业：

请利用牛顿运动定律和平抛知识证明平抛运动的过程中重力做功等于动能的变化。

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