4. 动能 动能定理名师教学设计2

《动能、动能定理》教学设计

【设计思想】

1．设计思想：本节课的教学力求贯彻新课程体验，改变本节内容教师只用理论推导的教学模式，引导学生通过对生产和生活中的熟悉现象先形成感性认识，再进行科学的推导，学生就容易接受和理解。学生在获得知识的同时，加强了理论联系实际，引导探索自然的兴趣与热情。

2．设计特色：本节课是一节纯理论的内容，为了提高学生的学习兴趣，充分重视情景、问题、体验、自主、交流，设计内容中既有生活现象的观察，又有分析、推理的的过程。还配备了不同类型的例题，教会学生用动能定理这一重要力学方法去解决实际问题。

【教材分析】

《机械能》在高考《考试大纲》的“知识内容表”中，共有8个条目，其中“动能、动能定理”，为II等级要求。动能定理是动力学的核心内容之一，用之解决动力学问题具有极大优越性，是常用的解题工具之一。因而在高中的教学中占有相当的地位。

【学情分析】

由于本单元对分析、综合和解决实际问题的能力要求很高，不少同学在此感到困惑，疑难较多，主要反映在研究对象的选择和物理过程的分析上，用能的观点来分析物理问题等。

【克服方法】

运用动能定理解题，关键深刻理解：什么物体，在什么过程，受什么外力，总功多大，初末状态动能如何。在教学的过程中让上面内容一一分析删繁就简、逐渐深入。

【教学流程】

功是能

动能表达式

量转化

的量度

【教学三维目标】

一、知识与技能

1．使学生进一步理解功是能量转化的量度．

2．理解动能的概念，掌握动能的计算式．

3．结合教学，对学生进行探索研究和科学思维能力的训练．

4．理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题．

二、过程与方法

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动能定理

动能定

理的初

步理解

动能定

理的规

范应用

学生

自学

讨论

1、让学生自主推导动能定理的表达式。

2、学习运用动能定理分析解决问题的方法。

三、情感态度与价值观

1、通过动能定理的推导，感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣。

2、通过对动能定理的应用，培养学生对过程分析能力，以及建立“物理模型”和“物理情景”的能力

【教学重点】

动能定理及其应用。

【教学难点】

对动能定理的理解和应用。

对物理过程的分析与初末状态的选取

【教学方法和手段】

1、教学方法：图片展示、分析法、讨论法、图示法

2、教学手段：计算机多媒体教学，PPT课件

【教学过程】

观察现象、提出问题，导入课题

回顾、讨论、评价

功与速度变化的关系如何？提问学生

（让学生回忆上节的实验过程，然后对实验的结论进行总结，提出结论Wv2.他们之间到底存在何种等量关系？这就是我们这节课所要解决的。）

展示图片或影像资料：

大口径穿甲弹

扑克穿木板

让学生思考：做功的过程就是能的转化过程，上节的实验中增加的与速度有关的能是什么能呢？再观察

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上面的图片，体会这种与运动有关的能，生活中很常见。形成感性认识。

知识构建，方法梳理

（一）、动能表达式的定量推导：

设物体的质量为m，在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。（用m

、v1 、、、v2

表示）。

学生先独立推导。然后让两个学生上黑板上分别写出推导过程。得出表达式：

W1mv2可能是一个具有特殊意义的物理量。因为这个量在过程终了时和开始时的差正好等于力对物体做2的功。这就是我们寻找的动能。

质量为m的物体，以速度v运动时的动能为：

EK112mv2mv1222

1mv2

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？与参考系的选取是否有关？是状态量还是过程量？

学生活动：回答问题，教师总结

答：（1）动能是标量，只有大小，没有方向，也没有负值，只有正值．

（2）动能的大小具有相对性，对于不同的参考系速度大小不同，故动能大小也不同．但我们平时都以地面为参考系．

（3）动能是状态量，所以我们在说物体的动能时，是指物体以速度v运动时的动能．

（二）、动能定理

直接给出动能定理的表达式：W公式的意义：程中动能的变化。

2、提出问题：（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。————应该是合力的功，它等于各力做功的代数和。

（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。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？

因为动能定律只关心的是一个过程力对物体做的功和初末状态的动能，所以同样适用于变力做功和曲线

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112mv2mv12

或：WEk2Ek1

221212mv1是初动能，mv2是末动能。公式表明，在一个过程中力对物体做的功等于这个过22

运动的情况。

总结动能定理的适用范围：既可以解决怛力作用下的匀变速直线运动问题，也可以解决变力作用下的非匀变速运动问题；既可以求解直线运动问题，也可以解决曲线运动问题。因此应用范围比牛顿运动定律更广泛。

（3）应用动能定理解题时应注意什么问题呢？

第一、公式是标量式，解题时不需要选择正方向。动能定理没有分量式方程。

第二、应用动能定理解题时，只需要考虑这个过程的功和这个过程的初末状态的动能即可。

第三、L指相对地面的位移，v指相对地面的速度。

（三）、典题分析，引深拓展

1.课本例题：

例1、一架喷气式飞机，质量为m=5000kg,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为l=530m时，达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平均阻力F阻是飞机重量的0.02倍（k=0.02）。求飞机受到的牵引力F。（g取10m/s2)

答案：1.8×104N

2.求变力功

例2．足球运动员用力踢质量为0.3kg的静止足球，使足球以10m/s的速度飞出，假定脚踢足球时对足球的平均作用力为400N，球在水平面上运动了20m后停止，那么人对足球做的功为：（

c

）

A、8000J B、4000J C、15J D、无法确定

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例3．

质量为m 的物体由1/4竖直放置的圆弧轨道顶端从静止开始释放，如图所示，

A为轨道最低点，A与圆心O在同一竖直线上，已知圆弧轨道半径为R ，运动到A点时，轨道对物体的支持力大小为2mg ，求此过程中物体克服摩擦力做的功. 解：由牛顿第二定律得: o mv2NmgR

(1)

设此过程中物体克服摩擦力做的功Wf,由动能定理得: A 1mv20

(2) 21由(1)、（2）可得：WfmgR

2mgRWf小结

求某个力的功，首先要分清是恒力还是变力，若为恒力，可以用功的表达式求解；若为变力，则需要用动能定理求解。用动能定理求解时，求总功与找到初末状态对应的动能是解题的关键。

3.处理多过程问题

例3.物体从高出地面H米由静止自由落下，不考虑空气阻力，落至地面进入沙坑h米停止，求:物体在沙坑中受到的平均阻力大小？

方法一：

设小球刚接触沙面时的速度为V，

则由动能定理：

12

mgHmv0

⑴

212

mghFh0mv

⑵

2

由⑴、⑵式可得：Fmg(Hh)

H

h

方法二: 以开始下落为初状态，落入沙坑静止为末状态，由动能定理：

mg(Hh)Fh00

解得: Fmg(Hh)

小结

对于多过程问题，常常可以用两种做法：分段列式法与对整过程列式法.注意: (1)无论哪种方法确定好始末状态是关键;(2)针对具体问题,两种方法要灵活选用.

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随堂训练: 1.一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂在O点，小球在水平拉力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示，则力F所做的功为(

B

)

A．mgLcos

B．mgL(1-cos)

C．FLsin

D．FLcos

2、斜面与水平方向的倾角为θ,如图所示.质量m的物体由h高处静止释放,物体与斜面及水平面的动摩擦因数均为µ. （斜面与水平面连接处为一小段光滑圆弧). 求:(1)在水平面上能滑行的位移为多少?

(2)要使物体沿原路径返回出发点,至少要做多少功?

【板书设计】

一、动

能

1.定义：物体由于运动而具有的能量，叫动能. 2.动能的表达式: EK

A h θ

X

B C

1mv2

23.对动能概念的理解和掌握：

(1)动能是标量.

(2)动能是状态量.

(3)动能是相对的.

二﹑动

能

定

理

表述：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。

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1、合外力做功。

2、外力做功之和。

动能变化

和某一过程（始末状态）相对应。

1212W总mv2mv122

外力的总功

末状态动能

初状态动能

【课堂小结】

1．对动能概念和计算公式再次重复强调。

2．对动能定理的内容，应用步骤，适用问题类型做必要总结。

3．通过动能定理，再次明确功和动能两个概念的区别和联系、加深对两个物理量的理解。

【教学反思】

1、本节为高一年级新课教学时用的教学设计，设计思想是通过一些简单的过程与一基础的题来让学生掌握动能定理。符合学生的认知规律，让学生能从心理上能接受他，从而为后面的学习做了很好的铺垫。

2、在整体的教学过程中，发现学生对于动能概念及定义式接受较快，但在动能定理的理解上存在较大的障碍，深究其原因，应该是学生对功能关系的认识不够深刻，还有就是在功能关系的教学过程中，没有阐述清楚功能的关系，学生能知道功是能量转化的量度的事实，但无法在功和动能的变化量之间建立联系点。从这一点上看来，教师在功能关系的教学中必须要花大力气去引导学生理解功能之间的关系。

3、在用动能定理列式时，学生不能严格列出他的完整形式，喜欢用能量的观点来列式，这样会给以后的学习带来思想上的混乱。在以后的教学中一定要重视对动能定理形式的要求，只有学生充分掌握了动能定理，才能真正掌握好用能量的观点来解决力学问题，这样才能将高中物理学得更好。

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