4. 动能 动能定理教学设计及教案分析

4.4 动能

动能定理

合江中学 蹇庆国

教学目标

1.理解动能的概念，会运用功能关系导出动能的定义式和动能定理，会用动能的定义式计算动能

2.理解动能定理，知道动能定理的适用条件，应用动能定理解决物理问题

教学重难点

1.重点：动能概念、动能定理的理解

2.难点：动能定理的应用

教学方法

类比法 演绎推理法

教学过程

（一）、复习引入新课

学生观看巨浪、龙卷风图片

两幅图片说明运动的物体可以做功，也就是说运动的物体具有能量，初中已经学习了这种能量，叫做动能。大家回忆下动能的定义。

把物体由于运动而具有的能量叫动能

大家再回忆动能大小与哪些因素有关？关于这个问题初中已经探究过（展示实验探究图片），实验中采用的思想方法及实验结论。

控制变量法、转换法。

质量相同的物体速度越大则动能越大；速度相同的物体质量越大则动能越大

初中探究了动能与质量、速度的定性的关系，高中将进一步探究它们之间的定量的关系。

通过上节重力势能的学习我们知道：研究能量可以先通过功这个物理量，因为功是能量转化的量度。

（二）、动能

动能定理的定量探究

模型一

V1 V2

F F

X

水平面光滑，质量为m的物体在沿运动方向的恒力F作用下发生了一段位移x，速度由v1增大到v2 ,请试用牛顿第二定律和运动学公式推导W与v12122mv1

关系，由Fma与v2v122ax及WFx可以得到Wmv222

1212mv2mv1左边对应力做功，右边221对应的是初末状态下某种能量的变化，即mv2对应某种能量，而该能量与2物体质量和速度有关，则该能量就是物体的动能

师生一起理解动能的概念。

通过一道例题强化对动能概念的理解

在模型一中我们通过推导得到了W与v的关系，这个关系是否普遍成立呢？大家在刚才的推导中用到了一种科学方法，称为演绎推理法。

教师简单介绍演绎推理法：从已知的某些一般原理、定律或科学概念出发，推出新结论的一种逻辑思维方法。一般形式为大前提、小前提和结论，只要大前提、小前提成立，推理过程严密则得到的结论也就成立。

在模型一中，大前提是牛顿第二定律，小前提是单个恒力作用。那么W与v关系仅对该模型适用，要探讨该关系的普遍性就需要将模型一向一般模型拓展。

模型二

V1 V2

f f F F

X

水平面粗糙，其他条件与模型一相同，则此过程中有哪些力做功，它们与v之间存在何种关系，同样请大家用刚才的方法推导W与v的关系

1212mv1

学生推导：在刚才的推导基础上推出Wmv222引导学生认识到W对应于合力做的功

W与v的关系在该模型中也成立，那么是否能够得出该关系普遍成立呢？

为了研究问题方便可以将多个恒力作用等效为单个恒力作用

模型三

V1 V2 V3

F2

F

F1

X1 X2

A B

C 物体在运动方向上受到恒力F1作用从A运动到B位移为X1 ，速度由V1增大到V2 ,然后在恒力F2作用下从B运动到C位移为X2

，速度由V2增大到V3 .

类比定义重力势能方法，等式W

试推导：从A到B、从B到C和从A到C作用力做功W与v的关系

三个模型中W与v的关系都成立，那么是否能够得到该关系普遍成立呢？引导学生在这三种模型中力都为恒力，还应当考虑变力模型

模型四

V1 V2

F F

X

如果力为变力，W与v的关系是否仍成立呢？（采用微元法把位移无限等分，则在每个微元位移内的力可视为恒力，然后采用模型三的方法进行推导）

在变力作用下W与v关系仍成立，引导学生在直线运动中关系普遍成立，在高中阶段除了研究直线运动我们还研究了曲线运动，在曲线运动中是否也成立呢？

通过微元思想，将曲线运动等效为无限多段直线运动微元，再借助在直1212mv1线运动中的探究方法和结论，可同样得出在曲线运动中有Wmv222

引导学生在直线运动和曲线运动中，功与速度的定量关系具有普遍意义，并讨论其物理意义，进而阐述动能定理。

类比W 的意义，可表述成重力做的功等于重力势能的减少，Gmgh1-mgh21212那么Wmv2mv1的意义又该如何表述呢22

合外力所做的功等于动能的变化

把这一关系称为动能定理

，教师板书并做强调。

例题：已知一飞机质量m=5.0×103kg，起飞过程中从静止开始滑动，当滑动距离为x=5.0×102m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(g=10m/s2) 本题可采用牛顿运动定律和运动学公式求解也可以用动能定理求解，引导学生采用多种的方法、多个角度去思考问题。

课堂小结

1.动能的概念

2.理解动能定理

3.定量探究动能与动能定理采用的科学方法

4.学会用功能的观点分析物理问题

作业布置

1.设计实验方案验证动能定理

2.教材71页：练习与评价3、4、5

板书设计

4.4 动能

动能定理

一、动能

1.定义：物体由于运动而具有的能量

1Ekmv22.公式：

2

3.单位：焦耳3.特点：①标量

②状态量

二、动能定理

1.内容：合外力所做的功等于物体动能的变化

2.表达式：WEk

教学反思

本节教学设计重在显化物理科学方法，以逻辑推理为主线，关注知识的生成与方法本质的回归，有效促进了学生的思维活动。