4. 动能 动能定理教案教学设计

《动能和动能定理》教学设计

淮安市楚州中学 谷文艳

一、教材分析：

1．内容：

《动能和动能定理》是高中物理（新人教版）必修二的第七章第7节的内容,是本章教学的重点。通过前面几节的学习，学生已认识到“功是能量转化的量度”，某个力对物体做功就一定对应着某种能量的变化。而在初二学生已知道物体由于运动所具有的能叫动能。那么，物体的动能跟哪些因素有关？引起动能变化的原因是什么？就是本节要研究的内容。

2．作用：

本节内容是上一节内容的一个延伸，也是下一节推导机械能守恒定律的依据，具有承前启后作用。通过本节内容的学习，既深化了对功的概念的理解，使学生对“功是能量转化的量度”有了进一步地理解。拓展了求功的思路并为用功能关系处理问题打开了思维通道。作为力学中最重要的规律之一，它的应用更是贯穿于以后的很多章节。由于动能定理适用于恒力、变力做功，直线运动，曲线运动，应用十分广泛，所以必须使学生真正的掌握好它。

二、学情分析：

学生在初中阶段已学习过动能的概念，并知道运动物体的速度越大质量越大，动能就越大。而且通过前面的学习，学生已经初步掌握了“功是能量转化的量度”，知道能量的转化可以通过力做功来实现，这为“动能”、“动能定理”的推导埋下了伏笔。但受小科在高考中地位的影响及物理这门学科较难的特点，大多数学生学习物理的积极性不高，主动性不强，再加上他们数学基础较差，逻辑思维能力和运算能力较弱，所以我在本节课的设计中充分考虑了上述因素。

三、三维目标：

1、知识与技能目标

（1）知道动能的符号、表达式和单位，会根据动能的表达式计算物体的动能。

（2）能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定律的物理意义。

（3）领会运用动能定理解题的优越性，理解做功过程就是能量转化或转移的过程。

会用动能定理处理单个物体的有关问题。

（4）知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景，能用动能定理计算变力所做的功。

2、过程与方法目标

（1）置情景问题启发学生的思考，让学生掌握解决问题的思维方法。

（2）探究和验证过程中掌握观察、总结、用数学处理物理问题的方法。

（3）经历科学规律探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养探究的能力。

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3、情感态度与价值观目标

（1）通过动能定理的推导演绎，培养学生的科学探究的兴趣。

（2）激发学生用不同方法处理同一问题的兴趣，会选择用最优的方法处理问题。

（3）领略自然的奇妙和谐，培养好奇心与求知欲使学生乐于探索。

四、教学重点和难点：

1.教学重点：动能的概念，动能定理及其应用

动能的定量化是学生思维突破的障碍，突破的方法是通过复习前面学过的有关知识引导学生通过大胆猜想、推导、类比得出动能的表达式，利用两道经典例题加深学生对动能概念的理解。再以推导动能表达式的方法为依据，通过实例学生可以轻松地推导出动能定理的内容。最后用一道典型例题使学生学会如何用动能定理解决实际问题。

2.教学难点：动能定理的理解和应用

对动能定理深刻的理解比较困难，尤其是动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难，通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。通过师生共同讨论动能定理，进一步加深对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。最后设置情景例题加强学生对动能定理的应用能力。

五、教学过程设计：

【课堂引入】

图片情景 (课件展示猴子从树上落下来的图片) 师：猴子从树上落下来这幅图中，有我们学过的哪些物理知识？

生：自由落体运动；重力做正功，重力势能减少，动能增加。

师生一起讨论得出结论：这一过程中动能一定增加。

师：我们这节课一起来学习怎样定量的求出物体的动能及物体的动能的变化和什么有关？

老师引入这节课学习的两个内容：动能和动能定理，并课件展示学习目标。

师：我们初中已学过：物体的动能与哪些因素有关?有什么定性关系？

生：与质量、速度有关。质量越大、速度越大，动能就越大。

师：物体的动能与物体的质量和速度究竟有什么样的定量关系？它的表达式如何？

一起看学案中的问题情景内容。

【新课教学】

（一）、问题情景，理论探究

问题情景：物体的质量为m，在光滑水平面上，受到与运动方向相同的恒力F的作用，发生一段位移l，速度由v1增加到v2 ，则: ⑴此过程中力F对物体做了多少功？

ｗ= ⑵根据牛顿第二定律求出物体的加速度为多大？

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⑶由运动学公式知初、末速度和位移之间的关系如何？ ⑷结合上面三式推导出力F对物体做功ｗ与v的表达式。

W= = = 2v2v1212mv2v12

学生到白板上推导：由运动学知识和牛顿第二定律得：WFlF2a22老师及时点评并归纳所用知识点。

点评：评析学习的过程是学生在原有知识和经验的基础上自我构建，自我生成的过程，学生原有的知识和经验是教学活动的起点，在新知识教学中应注意与已学知识的联系。

（二）、猜想类比、寻找规律

1、构建动能表达式

师：我们知道功是能量转化的量度，前面我们研究了重力做功与重力势能的关系，从而确立重力势能的表达式,重力做功与重力势能变化的关系式如何? 生：重力做功与重力势能变化的关系式是WG=mgh1-mgh2，由此得到重力势能的表达式Ep=mgh

1212Wmv2mv1

，我们还知道物体的质量越大，速度越大，物体的动能越大，师：类比引导：22式中的12mv与v有关，这应该就是我们寻找的动能表达式．

2一名学生到白板上完成学案中“自主学习1：动能”

的内容：

自主学习1：动能

（1）定义： 。

（2）表达式： 。

（3）单位: （4）动能是 量，有 ，无 。

师生总结：与重力势能一样，动能应该是状态量，动能是标量，单位是焦耳。重力势能具有相对性有正负之分，动能也具有相对性。虽然速度有正负，但动能却不可能为负值，动能的相对性与重力势能相对性是不同的。

小组一起讨论“活动一”中

“合作交流1”的例1、例2 一名学生上台投影展示，老师及时点评总结。

例1、例2强化学生对动能的概念和表达式的深刻理解；小组讨论留给学生更多的思考时间，培养学生小组合作能力及归纳总结的能力．

2、构建动能定理表达式

师：上节实验探究发现，力对物体做的功与物体速度变化的关系是Wv (物体初速度为0)。因此，功与速度变化的关系是导出动能表达式的一个桥梁．

我们已学过：重力做功与重力势能变化的关系式是WG=mgh1-mgh2 ，

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112mv2mv12类比引导：

22W比较上面两个式子，能发现什么规律?(学生通过观察、类

比、分析和讨论回答)

生l：从两式比较可以看出：外力做功W等于1mv2的始末状态之差

2生2：外力做功等于物体动能的变化

点评：教师适时启发引导，采用师生互动的方式，运用推理和类比等方法，以激发学生的思维迁移，让学生知道物理概念和规律的来龙去脉，充分体现了新课程的教学理念．

（三）、拓展提高：领会动能定理的含义

动能定理的得出：

师：我们刚才推导用的物理模型是只有一个水平外力F做功的情形，对于多个力做功的情形(如水平1212mv2mv1还成立吗？如果成立W表示什么

22生：因为前面我们推导时用WFlmal，即用ma表示F，所以在一般情况下只要用W表示合外1122力做的功，公式W合mv2mv1同样成立

22面有摩擦)，

公式W师：如果公式WGmgh1mgh2意义可以表示为重力做的功等于重力势能的减少，那么公式

W合112mv2mv12的意义又如何呢？

22生：物体所受合外力做的功等于物体动能的增加”

师：此式就是我们今天学习的重要的内容一动能定理”

一名学生到白板上完成学案中“自主学习2 ：动能定理”

的内容：

自主学习2：动能定理[来源:学

（1）定理内容： 。

（2）动能定理的表达式： 。

老师对学生白板填写的内容进行点评并强调动能定理表达式左右两边内容。

小组一起讨论“活动二”中

“合作交流2”的例3、例4 32例3、一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×10kg，起飞过程中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. （用牛顿运动定律和动能定理分别求解）

两名学生到白板展示两种解法（见白板）

老师点评两位同学的两种解法中的优点及不足，并课件展示两种规范解法。

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. 由牛顿第二定律：F合＝F1－kmg＝ｍa ①

由运动学公式：ｖ－０＝２al ②

2

2v

v

a

由①和②得 F1kmgm2l

2l所以

4 22

v2602334F1kmgm0.0251010510N1.810N2l25.3102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

WＧ＝０，W支＝０，W牵＝F1s，W阻＝－ｋｍｇl .

据动能定理得：00F1lkmgl1122mv2mv1

22v24

即：F1kmgm 代入数据解得：F1＝1.8×10Ｎ

2l引导学生比较这两种解法，哪种更具有优越性。

点评：教师在习题教学中要引导学生用多种方法．多个角度去思考问题，通过不同的方法的比较，培养学生思维的敏捷性。

和学生一起以例3为例寻找动能定理的解题步骤。

一名学生到白板上展示学案中“例4”用动能定理的解题过程。

例4.一辆质量为m、速度为v0的汽车在关闭发动机后在水平地面上滑行了距离L后停了下来。试求汽车受到的阻力。

老师和同学们一起点评这名学生用动能定理解题中的优点及不足。

老师提出动能定理的适用情况：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功

老师和同学们一起总结本节课所学内容

五、课堂小结

一、动能

12Emv表达式：

，单位：焦耳，符号：Ｊ

，动能是标量，动能是状态量

k

2二、动能定理

1.动能定理推导

2.内容：外力做的总功等于物体动能的变化

W

E

3.表达式：

E



K2K1

4.动能定理的适用情况：直线运动、曲线运动、恒力做功、变力做功

六、作业

1、复习本节课内容

2、完成作业纸“动能和动能定理（第二课时）”中习题1——习题4 内容。

七、教学反思：

这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的自主学习潜能得到最大发挥。在整体的教学过程中，发现学生对于动能定义式接受较快，但在动能及动能定理的理解上存在较大的障碍，深究其原因，应该是学生对概念的理解及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，学生知道功是能量转化的量度的事实，但无法在功和动能

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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。

教学过程中，动能定理的演绎推理是本节课的重要部分，学生如果能溶入设置的情景气氛中，则对演绎推理的结论能够有充分的理解；反之，若学生未能溶入问题情景中，带来的后果则是学生知道有动能定理的形式，却无法参透定理的本质。这也是我们在教学过程中所不愿看到的极为尴尬的结果。为了防止出现这种只知“其然”、不知其“所以然”的后果，教师在教学的过程中，必须对学生注意阐明推理的条件、做功的过程、动能的变化等其中的因果逻辑，明确功能的关系。

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