4. 动能 动能定理教学设计及说课稿

动能定理的课堂教学设计

一、设计目标

动能定理是高中物理中十分重要的内容之一，是中学阶段处理功能问题使用频率最高的物理规律。而在动能定理的运用中要解决的主要问题有两个：一个是初状态、末状态的确定；一个是合外力所做的功的计算。本节课的设计目的就是希望通过师生对一些实际问题的共同讨论，使学生能根据题意，正确的确定初状态、末状态；在不同情形下用不同的方法计算合外力做功。希望使学生能加深对动能定理的理解，了解动能定理的一般解题规律，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、能关系有比较全面、深刻的认识。

本节课的方法主要是在学生已有知识的基础上，通过学生讨论、教师点拨，然后归纳得出解决一些常见问题的方法，希望对提高学生的分析、理解能力有所帮助。

二、教学目标：

１、通过课堂教学，使学生能正确的确定始末状态、计算合外力做功，加深对动能定理的理解。

２、通过学生讨论、教师点拨，希望对提高学生分析能力和运用已有知识解决新问题的能力有所帮助，努力培养学生探求知识、规律的兴趣和发表自己的观点的勇气。

三、教学过程

师:今天我们一起对动能定理作一些讨论。

请一位同学将动能定理的数学表达式写一下。

生：Ｗ合＝½

mv2–½mv2 师:谁能解释一下公式所表示的含义? 生:合外力做功等于物体动能的变化。

师:动能定理是怎样推导得到的?(实物投影一位同学的内容) 师:简单点评(也可请学生) 师:这是学过的内容,大家对它是怎样理解的? 生:①

等式的左边表示合外力做功,等式的右边表示物体动能的变化。

②

动能的变化可以用做功来量度。

③

合外力做正功时物体的动能增加，合外力做负功时物体的动能减少。

④要对物体进行受力分析，哪些力不做功，哪些力做功，是正功还是负功。

师：同学们的理解都比较准确。那么对动能定理的理解或应用还有什么困惑或问题吗？请同学们思考一下。

生：①如何计算合外力做功？

②如何确定初状态和末状态？

师：同学们提出的正是应用动能定理的二个关键的问题，怎样分析等式的左边和右边，我们这堂课主要讨论这两个方面的问题。

师：首先讨论始末状态的确定，请同学们看第一题中的初状态、末状态是怎样确定的。

生：1、分两个过程：下落:下落点为初始状态,落地点为末状态。

上升:弹起为初始状态,最高点为末状态。

2、一个过程：下落点为初始状态，弹起后的最高点为末状态。

师：第二题呢？

生：下落点为初始状态，落地点为末状态。(不可以进行分段考虑) 师：我们可根据具体情况确定始末状态。

师：接下来我们讨论合外力做功的问题。

大家思考一下，平时练习中关于合外力做功的计算，可能碰到那些情况。

生：（先讨论后回答）

１、

物体所受的合外力恒定。

２、

变力作功(包括力的大小不变、方向变化、力的方向不变、大小变化、力的大小、方向都变化)。

３、

物体所受的力的个数在变化。

师：概括大家的讨论，分成两类：恒力做功和变力做功。

先分析恒力做功，一般如何处理？

生、①先求出合外力，再求F合S。（例：

）

②先求出各个力做的功，再求功的代数和。（例：

）

师：对于变力做功大家是如何考虑的？（设只有一个是变力）

我们分析过了变力可能有几种情况？⑴大小不变、方向不变；⑵大小不变、方向变：⑶大小变、方向变

师：力的大小不变、方向变（讨论例1、2）

球上下弹跳中的阻力做功

生：虽然阻力的方向在不断的变化，但阻力的方向与运动方向始终相反，所以阻力做功为W=－f（H+0.8H）

师：根据动能定理列出怎样的式子？

生：下落点为初始状态，动能为０。

弹起后的最高点为末状态，动能为０这个小球的始、末状态动能都等于0，而重力做功为mg×0.2H 所以：mg×0.2H−f（H+0.8H）=0

f=1/9 mg 师：那么例题2中呢？

生：下落点为初始状态，动能为０；最后的落地点为末状态，动能为０。而重力做功为mgH，阻力做功为−fS

所以：mgH−fS=0

S=9H 师：主要看力的方向和位移方向的关系。（当然我们只能解决一些特殊的问题）

师：做了这两个题后还有什么体会？（可提示：）

生：说明重力做功与阻力做功的不同。

重力做功只与始末位置有关，与经过的路径无关；

而阻力做功则不同，与经过的路径有关。

师: 大家思考一下: 大小变可能有几种? 生:(讨论)均匀变化、不均匀变化。

师：想想看如何处理？提醒与匀加速运动类比。

生：对均匀变化的可以取力的平均值。

师：出示一题：（第３题）把一钉子敲入墙内，请写出钉子克服阻力做功的表达式。

生：①W= 师：如果第二次又打进Ｘ２则又如何？

生：（学生写）：①：W= ②：W=

生：②我们用图像解。（说出思维的过程、上板演示）

我们联想到V-t图像与时间轴所包含的面积为物体的位移，那么F–X图像与Ｘ轴所包含的面积为力做的功。

师：这个想法很好，请大家根据图像写出功的表达式

生：画出F–X图像（投影）

师：对不均匀变化的如何处理？

生：讨论①功率恒定：W=Pt（机车牵引、说明一下）

②通过动能的变化求（如果只有牵引力做功，那么根据动能定理，牵引力做的功就等于物体动能的增量）

师：

例题4：质量为m的小球沿半径为Ｒ的1/4圆弧下滑，求摩擦力对小球做的功？

分析：力的大小、方向都变

你可添加那些条件，可求出摩擦力对小球做的功

生：讨论：①知道力的平均值

Ｗ＝½

πＲＦ

②知道初速度、末速度

Ｗ合＝½

mv2–½mv2 师：请大家根据动能定理写出表达式。

生：mgR–Wf=½

mv2–½mv2

师：多了一个求功的方法：通过能的转化求出功

（功是能的转化的量度）

请同学们看例题5：机车牵引的情况，请大家根据动能定理写出表达式

生:在这个过程中，有两个力在做功，机车的牵引力做功Pt ，而阻力做功为fs，根据动能定理：Pt–fs=½

mv2–0

师：请看例题6 生：

师：请同学讲这一堂课的收获

生：①重力（电场力）做功，只与始末位置有关，与经过的路径无关；

而阻力做功与经过的路径有关。

②

对变化的力做功，均匀变化的可取平均值，也可用图像解（Ｆ－Ｘ图）。

③

用动能定理解题时，要根据题意选取合适的初状态和末状态，确定哪些力做功，做正功还是做负功，然后列出等式求解。

④

虽然动能定理由牛顿第二定律和运动学公式得到，但应用的范围要广，能解决一些用牛顿定律不能解决的问题。

四、课堂练习

1、一个质量为m的小球从高为H处落下，与地面碰撞后跳到0.8H高处，设小球与地面碰撞时没有能量的损失，试求小球在

运动过程中所受的空气阻力？

２、上题中，小球最终落到地面上，则在整个过程中小球通过的路程为多少？

３、用锤子把钉子打入木板，已知木板对钉子的阻力与钉子进入的深度成正比，即f=kx，锤子打击第一次时把钉子打进木板X1，则锤子打击钉子时做的功为多少？若第二次打进X2，则锤子打击钉子时又做多少功? ４、一个质量为m的小球沿半径为Ｒ的1/4圆弧下滑，求摩擦力对小球做的功？ ５、火车在机车牵引力的作用下在平直的轨道上作加速运动，已知机车的功率恒为P，所受的阻力为f，经过时间t，火车的速度为v，则火车通过的位移为多少？

6、如图，一弹簧振子，物块的质量m为，它与水平面间的动摩擦因素为μ。起初用手按住物块，物块的速度为零，弹簧的伸长量为x。然后放手，当弹簧恢复成原长时，物块的速度v为。试用动能定理求此过程中弹力做的功。