4. 动能 动能定理教学设计及课堂实录

4.4 动能 动能定理

一．教学目标

1．知识目标

（1）

理解什么是动能；

（2）

知道动能公式Ek12mv，会用动能公式进行计算；

2（3）

理解动能定理及其推导过程，会用动能定理分析、解答有关问题。

2．能力目标

（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．情感目标

培养学生对科学研究的兴趣

二．重点难点

重点：本节重点是对动能公式和动能定理的理解与应用。

难点：动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难，应通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。

通过动能定理进一步加深功与能的关系的理解，让学生对功、能关系有更全面、深刻的认识。

三．教具

多媒体教学演示课件

四．教学过程

步骤

创设情景

引入课

题

教学内容

提问：在初中我们学过动能的初步知识，那么什么是物体的动能？

物体由于运动而具有的能量叫动能。

多媒体演示

龙卷风 海啸

动能和动能定理

设计意图

开门见山，直接点题。

问题1、动1、提问：物体的动能大小和哪些因素有关呢？

学生回答：物体的质量和速度越大，它的动能就越大。

在初中所学内容的基础上深入探究，激发学生的学习

能的概念

进行新

课

巩固练

习

你有什么方法可以证明？

引导学生重复初中所做得滑块撞击木块的实验。

演示滑块从斜面上滑下：同一滑块，高度越高，滑块把木块推得越远；同一高度，质量越大，滑块把木块推得越远。

教师引导学生得出结论：质量越大、

速度越大，物体的动能就越大

2、那怎样来定量的表示动能呢？

设原来静止在光滑平面上的物体，在一水平外力作用下，获得了一定的速度，即获得了动能，动能由无到有，就是由外力做功实现的。那么我们

通过学过的牛顿第二定律和运动学方程在寻找一下功与获得动能的关系。

W = Fl

兴趣。

学生直接参与探究过程，增加感性认识。

设计问题，引导学生分析归纳概括，形成概念，激发探索欲望。这一过程中，对学生的归纳，要给充分的肯定和鼓励，以培养他们大胆猜想的意识和习惯。

教会学生得出概念公式后要对他的特性做一个分析，比如单位、矢量性、适用性等等

物理概念是物理思维的基础，通过两道典型v2v21mv2l = =

 l=

 W = F l= mv2

22F2a2Fm1板书：公式：Ek = mv2(其中速度v为即时速率) 2说明：（1）动能的单位：J 1J1Nm1kgm2/s2

（2）动能是一个标量，无方向，求和只需用代数相加减

3、经典练习强化：

例题1、判断：运动物体所具有的能就是动能？

分析：错。因为运动的物体除了具有动能以外，还可以具有势能、内能、电能等其他形式的能。所以在运动着的物体所具有的能量中，仅仅由于运动而引起的那部分能量才是动能。

例题2、质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，那一个的动能大？分析：对子弹：

112Ek子弹m子弹v子弹(1010-3)(0.81000)23200J

22

对运动员：例题的分析，培养学生利用定义解决问题的能力，同时强化对Ek运动员

112m运动员v运动员601023000J22可见子弹比运动员的动能大，和我们同学想象的不一样

启示：（1）求解题目时不能凭感觉，应带入相应的物理公式

（2）求解动能时，各物理量必须用国际单位，即质量用kg、速度用m/s 物理概念的理解，并告诫学生在处理概念性题目时应该注意的事项

图2

问题2：动能定理的分析

4、过渡：我们将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度v1，在外力F作用下，经过一段位移l，速度达到v2，如图2，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？

引导学生分析：

外力F做功：WF＝Fl 外力做的功：

创设情境，让学生自己利用刚才的方法导出动能定理，体验知识的形成过程。实践证明，亲身探究得来的知识印象最深刻，它不仅让学生自然的体会到“发现”的乐趣，而且可以培WFl

1122mv2mv1E2E1EK

22结论：可见，外力对物体做的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。它作用的结果，导致了物体动能的变化。

将上述问题再推广一步：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢？

如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的W即为

这几个力的总功。

引导学生推导出正确结论并板书：

（1）内容：力在一个过程中对物体所做的功，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。

用W总表示外力对物体做的总功，用Ek1表示物体初态的动能，用Ek2表示末态动能，则动能定理表示为：

W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk

（2）表达式：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk

5、教师强调对动能定理的理解

a．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，总功指的是各外力做功的代数和；又因为W总＝W1+W2+…＝F1·l+F2·l+…＝F合·l，所以总功也可理解为合外力的功W=F合l

。

b．对该定理标量性的认识

因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。

c．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能增加，也可能减少。因而定理中“变化”一词的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。具体表现为：

①W合＞0， Ek2＞Ek1 ，

△Ek＞0 动能增加

②W合＜0， Ek2＜Ek1 ，

△Ek＜0 动能减少

d．对状态与过程关系的理解

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。

养学生知识迁移的能力和逻辑推理能力

层层深入，步步拓展，从特殊的理想情况到一般的实际情况，进一步推导动能定理的内容

概念定律的出来后，引导学生对其内涵和外延作分析，这是正确利用概念定律解体的先决条件，尤其是要特别强调易错和易忘的知识点，要在不同时候不同地方不断加以强化

练习

归纳

e.动能定理是一种求功的方法. f.适用范围

能力不是靠教的，而是要靠耐心时刻培养的，抓住机会，让学生根据动能定理的概念尝试自己解决问题

2

既适合于直线运动，也适合于曲线运动；既适用于恒力做功，也适合于变力做功经典练习强化：

3例3一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×10

kg，起飞过程中2从静止开始滑跑的路程为l＝5.3×10ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍，求飞机受到的牵引力. 解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用. 由牛二：F合＝

F1

－kmg＝ｍa

①

２２运动学公式：ｖ－０＝２al ②

v

v由①和②得

a



F

kmgm12l

2lv2F1kmgm2l所以 0.0251031051032

在这道例题中，我利用电脑模拟60N

225.3102飞机起跑阶段的情境，从而更直观的说明问题。

通过比较，激发学生用不同方法处理同一问题的兴趣。通过比较，突出动能定理的优点，1.8104N解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W＝０，WＧ支＝０，W牵＝F1s，W阻＝－ｋｍｇl .

1122据动能定理得：00F1lkmglmv2mv1

22v2即：F1kmgm

2l4

代入数据解得

F1＝1.8×10Ｎ

启示：由于动能定理本身不需要分析具体的运动过程，往往能给解题带来方便

增强学生对知识的内化。

另外强调正功，负功的判断。从而达到突破难点。

教师通过以上例题引导学生总结动能定理的应用步骤：

(1)研究对象及所研究的物理过程。

(2)对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和。

(3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示)，根据动能定理列出方程 W总＝Ek2-Ek1

(4)求解方程、分析结果

让学生自己总结，自己构建知识体系，教师加以补充和修正，体现“教师主导，学生主体”的教学思想

三、作业

1、课本p79 (练习与评价5题选4题) 2、(补充)

质量为50kg的游泳运动员，从离水10米高的跳台上以4m/s的速度跳出。求：运动员起跳时做了多少功？若不计空气阻力，运动员入水时的速度是多少？若该运动员落水时速度为13m/s，则他克服空气阻力做了多少功？

巩固和应用所学知识，选择代表性强的问题作为课后作业

板书设计：

4.4 动能

动能定理

一、

动能

二、动能定理

1定义：物体由于运动所具有的能量。

1内容：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化

2公式：Ek = 1mv2(其中速度v为即时速率) 2表达式：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk

23单位：J

3对动能定理的理解：

4矢量性：标量

（就和时遵循代数加减）

a、总功的理解

b、定理标量性的理解

c、定理中“变化”的理解

d、状态与过程关系的理解

e、是一种求功的方法

f、适用范围

三、解题步骤

（板书和多媒体演示）