4. 动能 动能定理第二课时教案

《动能

动能定理》（第一课时）教案

【教材分析】

本节选自教科版高中物理新课标教材必修2第四章《机械能守恒定律》第四节的内容。

本节在教材内容安排上起着承上启下的作用。这一章前三节分别讲述了力做功的大小、做功的快慢和重力势能（与重力做功相关）及弹性势能（与弹力做功相关），本节着重讲述合外力做功与物体动能变化的关系——动能定理。学习它可以深化对力做功的理解。同时动能属于机械能的一种，运用动能定理能又能更好地理解机械能守恒定律。因此本节为下一节《机械能守恒定律》的学习打下铺垫。

本节主要知识点有三点：动能、动能定理的理论分析和实验验证以及动能定理的运用。在新课标理念下，研究动能定理的实验是本节的重点。在知识掌握上，动能定理的运用是本节的重点。基于内容的安排，本节将安排两课时，第一课时是理解动能的概念和从理论及实验的角度引出动能定理的表达式。第二课时着重讲述动能定理的应用。

【学情分析】

学生在初中已学习了动能的概念，认识到动能与物体的质量和速度有关，能很容易接受动能的定义式。但对动能定义式的推导不清楚。基于对功的概念的理解和计算，在老师引导下学生自己可以推导出来。

对于动能定理，学生对理论的分析和推导不成困难。但对于实验验证困难重重。因此本节设置了学生分组实验，意在学生之间共同合作交流，老师适时点拨下解决困难。

【教学目标】

1．

知识与技能：

（1）理解动能的概念，掌握动能的定义式。

（2）理解动能定理的内容，掌握动能定理的表达式。

2．

过程与方法：

（1）根据功与能量变化的关系以及对动能的定性理解来推导动能的定义式。

（2）通过实验《研究合外力做功和动能变化的关系》来验证动能定理。

3．情感态度与价值观：

通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观；通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣。

【重难点】

1．

重点：动能和动能定理概念的理解和定义式的掌握。

2．

难点：《研究合外力做功和动能变化的关系》实验中实验步骤的操作、实验数据的处理和实验误差的分析等。

【教学方法】

问题法、讨论法、分组实验法。

【教学用具】

电火花描迹器（附轨道小车）、纸带、小车、细绳、小盘、钩码、刻度尺、电源。

【教学过程】

（一）自主学习（2分钟）

学生完成学案上的“自主学习篇”，了解本节课重点。

（二）课程引入（2分钟）

多媒体展示以下几幅新闻图片：①高速直线飞行的筷子能够射穿铁皮；②飞针能够刺穿玻璃；③快速的篮球可以击碎篮板；④大货车可以轻而易举地撞垮人行天桥。

（三）新课教学（35分钟）

1．动能（10分钟）

总结：上述例子都说明了运动的物体可以对外界做功，因此它们具有一种能量。物理学中把物体由于运动而具有的能量叫做动能。

思考1：物体动能的大小跟哪些因素有关？请举例说明。

动能与物体的质量和速度有关。质量越大、速度越大的物体，动能越大。例如：筷子、针等速度很大，能量大；大货车质量较大，能量大。又如：足球飞过来，你可以用头顶回去，但是质量大的铅球飞过来，你还敢顶吗？若速度很大的子弹飞过来，你还敢顶吗？

思考2：能否找出动能与物体的质量及速度的定量关系式呢？

如图1所示，设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移L，速度由v1增加到v2。试推导力F做的功的表达式（结果用m，v1，v2表示）。

学生推导：（评价）



Fma22

2vv221vv2ass1

2

2a

2v2v121212WFsmaWmv2mv

12a22

结论：力F做功的表达式：W思考3：在上式中，图1

做功与动能的改变

11mv22mv12

221212mv1和mv2表示什么意义？

22

由于做功的过程就是能量发生变化的过程。上式中左边W是力所做的功，右边正好是两项之差，因此1212112mv1和mv2分别对应两种能量。且mv12和mv2和物体的质量与速2222Ek12mv

2度有关，且随质量和速度的增大而增大。所以它就是物体的动能。

对动能的理解：①动能是标量。只有大小，且只有正值，没有方向。②动能是状态量，具有瞬时性。③动能的单位：焦，符号是J。

例1：关于动能，下列说法正确的是（

）

A．质量越大、动能越大

B．速度越大、动能越大

C．同一物体速度发生变化，动能一定发生变化

D．同一物体动能发生变化，速度一定发生变化

答案：D。动能与物体的质量和速度都有关。同一物体速度大小变化，动能才变化。方向变化但大小不变（如匀速圆周运动），动能不变。同一物体动能变化，速度必然变化。

2．动能定理（25分钟）

2.1

理论分析：

根据以上推导动能的表达式，可得出力做功与物体动能变化的关系为：

W11mv22mv12

2211mv22mv12

22思考4：如果有几个力同时作用在物体上，上式又该如何表达？

答：应表达为：

W合此式说明合外力做得功等于物体动能的变化。这一关系称为动能定理。

2.2

实验验证：研究合外力做功和动能变化的关系。

（1）实验器材：电火花描迹器、纸带、小车、细绳、小盘、钩码、刻度尺、电源。

讨论1：本实验用电火花描迹器（附轨道小车）来代替长木板和打点计时器，你能说出电火花描迹器是怎样在纸带上留下点迹的吗？

答：将电火花计时器接通电源，按下开关按钮。此时电火花计时器会发出的弱电流脉冲。电流传导在轨道上，轨道上附有墨粉，在轨道上安装好纸带，当小车在纸带上运动时，小车底部的放电针接收电流就会在纸带上留下点迹。

（2）实验原理：本实验采用“探究a与F、m之间的定量关系”实验装置（如图2所示）。目的是验证如下关系式：

W合Fx11mv22mv12

22讨论2：实验的研究对象是什么？上式中的F、x、m、v1、v2分别代表什么含义？其值如何确定？ 答：研究对象是小车。F是指小车所受的拉力，大小等于小桶内钩码的重量。X是指小车的位移，大小可以通过纸带上两点的距离测出。v1、v2分别是小车通过这两点的速度，可根据求纸带瞬时速度的方法求出。

图2

研究合外力做功与物体动能变化的关系

（3）实验步骤：

①按如图2所示安装实验器材。注意要把滑轮伸出桌面。

讨论3：小车在轨道上滑动会受到摩擦阻力的影响，实验前第一步应该做什么？

答：应该平衡摩擦阻力力。判断是否平衡的方法是看小车打出的纸带上的点是否等间距。

②在小桶内放上合适的钩码。将小车停在靠近打点计时器处，接通电源，按下打点开关，释放小车，小车在纸带上打点。

讨论4：为使细绳对小车的拉力等于小车所受的合外力。桶内钩码的质量和小车的质量要满足什么关系？

答：桶内钩码的质量应远小于小车的质量。应在小车上加满钩码。

③重复实验，从中挑选一条点迹清晰、距离适中的纸带。

（4）数据处理：在纸带上取相距较远的两点1、2。测出两点之间的距离x，计算拉力的功W=Fx。计算两点的速度v1、v2和动能12121212mv1、mv2。观察W和mv2-mv1的值。

2222

讨论5：实验结果出现拉力做的功和动能的变化不等有哪些原因？

答：平衡摩擦力不够，小桶内砝码质量没有远小于小车的质量；读数误差、计算误差等。

理论和实验证明：合外力对物体做的功等于物体动能的变化。这一关系称为动能定理。用公式表达为：

W=Ek2—Ek1

或：

W=Ek

【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叫做动能。

12

2．定义式：Ekmv。

2

3．理解：①动能是标量；②动能是状态量。

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=E—E。

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【课后作业】

教材第71页“练习与评价”：1-4题。