4. 动能 动能定理教学设计内容推荐

4.4动能

动能定理

【教学目标】

一、知识与技能

1．理解动能的概念，利用动能定义式进行计算，并能比较不同物体的动能；

2．理解动能定理表述的物理意义，并能进行相关分析与计算；

3．深化性理解W合的物理含义，区别共点力作用与多方物理过程下W合的表述；

二、过程与方法

1．掌握恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理；

2．理解恒力作用下牛顿运动定律理与动能定理处理问题的异同点，体会变力作用下动能定理解决问题的优越性；

三、情感态度与价值观

1．感受物理学中定性分析与定量表述的关系，学会用数学语言推理的简洁美；

2．体会从特殊到一般的研究方法；

【教学重、难点】

动能定理的理解与深化性应用

【教学关键点】

动能定理的推导

【教学过程】

一、提出问题、导入新课

通过探究“功与物体速度的变化关系”，从W-v2图像中得出

W∝v2，但具体的数学表达式是什么？

二、任务驱动，感知教材

1．动能Ek与什么有关？等质量的两物体以相同的速率相向而行，试比较两物体的动能？如果甲物体作匀速直线运动，乙物体做曲线运动呢？

已知m甲=2m乙

v甲=v乙，甲乙两物体运动状态是否相同？动能呢？

车以速度4 m/s做匀速直线运动，车内的人以相对于车1 m/s向车前进的方向走动，分别以车和地面为参照物，描述的Ek是否相同？说明了什么？

通过以上问题你得出什么结论？

2．动能定理推导时，如果在实际水平面上运动，摩擦力为f，如何推导？

如果在实际水平面上F先作用一段时间，发生的位移L1，尔后撤去，再运动L2停下来，如何表述W合？

3．试采用牛顿运动定律方法求解教材中的例题1，并比较两种方法的优劣？

三、释疑解惑

(一)动能Ek

1．定义：_______________________；

2．公式表述：___________________；

3．理解

(1)状态物理量→能量状态；v→机械运动状态；

(2)标量性：大小，无负值；

(3)相对性：相对于不同的参照系，v的结果往往不相同；

(4)ΔEk= Ek1

-Ek0，ΔEk＞0表示动能增加，合力作为动力，反之做负功；

(二)动能定理

1.公式的推导：

2.表述：

3.理解：

(1)对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合= W1

+W2+…= F1l+

F2l+…= F合l，所以总功也可理解为合外力的功。即：如果物体受到多个共点力作用，同时产生同时撤销，则：W合= F合l；如果发生在多方物理过程中，不同过程作用力个数不相同，则：W合= W1

+W2+…Wn。

(2)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。如用细绳拉着一物体在光滑桌面上以绳头为圆心做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。

(3)对定理中“增加”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增加，也可能减少。因而定理中“增加”一词，并不表示动能一定增大，它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。

(4)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。

(5)动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力、也可以是任何其他的力，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功。

(6)动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用。

四、方法归纳

动能定理的应用步骤：

(1)明确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ΔW总= Ek2

-Ek1。

(4)求解方程、分析结果。