4. 动能 动能定理教学实录

§4.4动能 动能定理

简阳中学池林

课题

课型

知识与技能

动能 动能定理

新课

1.使学生进一步理解动能的概念，掌握动能的计算式。

2.理解动能定理及应用动能定理解决实际问题。

3.培养学生探究过程中获取知识、分析实验现象、处理数据的能力。

1.设置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。

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.通过探究验证培养合作精神和积极参与的意识。

3．用简单仪器验证复杂的物理规律，培养学生不畏艰辛敢于进取的精神。

4.培养好奇心与求知欲使学生乐于探索。

教学

过程与目标

方法

情感态度与价值观

教学

1．动能的概念，动能定理及其应用。

重点

2．演示实验的分析。

教学

难点

动能定理的理解和应用

学情分析

学生在初中对动能有了感性认识，在高中要定量分析。

教学方式

教学手段

教学仪器

启发式、探究式、习题教学法、类比法 多媒体课件辅助教学 斜面、小车、刻度尺、打点计时器、铁架台、纸带、砝码、细线

教学过程设计

环节

教师活动

学生活动

设计意图

分析图片及视频展示

让学生观察图片、视频

结论：

提问：

运动的物体能做功，说明运动的物体具有能，我培养学生的运动的物体对外做功想象力,设们叫动能（板书）。

导入

了吗？

问启发思考

新课

引导学生回顾初中学习

的动能的概念

动能和什么因素有关，动

能和做功的关系。（猜想）

1

一、探究动能与质量、速度的定量的关系

设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段定量

分析

位移x，速度由Vl增大到V2，如图所示．试用牛顿运动定律和运动学公式，

探

推导出力F对物体做功的表达式．

解：由牛顿第二定律得

F=ma 究

动

由运动学公式得

2axv2v2

21

能

和

根据功的公式得W=FL 培养

什

解得W=1mv21mv2

21学生

22么

分析、

11122因

从W=mv2mv1

这个式子可以看出，“mv2”很可能是一个具有推理

222素

因为这个物理量在过程终了时和过程开始时的差，正好等能力

有

特定意义的物理量，

关

于力对物体做的功，所以“1mv2”就应该是我们寻找的动能的表达式．

2

在物理学中就用Ek=1．

mv2（板书）21mv2这个物理量表示物体的动能，用符号Ek表示2

〖提问〗动能是矢量还是标量?

＊动能和所有的能量一样，是标量．（板书）

〖提问〗国际单位制中，动能的单位是什么?

＊动能的单位和所有能量的单位一样，是焦耳，符号J．（板书）

例：我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为173kg，运动速度为7.2 km/s，

它的动能是多大? （4.48×109J）

〖提问〗重力势能具有相对性，那么动能有没有相对性呢?

因为速度与参考系有关，所以动能与参考系有关。

＊动能也应该有相对性，它与参考系的选取有关。（板书）

＊如果不加以特别的说明，都是以地面为参考系．（板书）

例题：父亲和儿子一起溜冰，父亲的质量是60kg，运动速度为5m/s，儿子的巩固

质量是45kg，运动速度为15m/s，试问父亲和儿子谁具有的动能大? 动能

[课堂训练]

概念

1．质量一定的物体……………(

BC

) 展示

A.速度发生变化时，其动能一定变化

在课

B.速度发生变化时，其动能不一定变化

件上

C.速度不变时．其动能一定不变

D.动能不变时，其速度一定不变

2．下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是……( D

)

A．甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍

B．甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍

C．甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的4倍

D．质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向北运动

2

实

验

探

究

做

功

与

动

能

的

关

系

二、【动能定理】

112mv2mv12,,就可以写成22112W＝Ek2—Ek1=mv2，其中Ek2

表示一个过程的末动能mv2，Ek1表示一个2212过程的初动能mv1．

2有了动能的表达式后，前面我们推出的W＝〖提问〗上式表明什么问题呢?请你用文字叙述一下．

力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．【课本实验】

验证这个结论

＊实验过程略

＊视频展示（课件展示）

＊实验数据处理

位移

XOB= 速度

VB= 过程

B→C 外力

做功

动能

变化

XOC= VC= C→D

XOD= VD= D→E

XOE= VE= E→F

XOF= VF=

结论

合外力做功与动能变化的关系：

学生

自己

填表

这个结论叫做动能定理．（板书）

投影

〖提问〗如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义? 展示

＊如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示的意义是合力做的例题

功．（合力在一个过程中对物体所做的功）（板书）

学生

〖提问〗合力做的功应该怎样求解呢?经常用什么方法求解合力做的功?

分析

合力做功有两种求解方法，一种是先求出物体受到的合力，再求合力做的问题

功;一种方法是先求各个力做功，然后求各个力做功的代数和．

＊刚才我们推导出来的动能定理，是在物体受恒力作用且做直线运动的情讨论

况下推出的．

探究

〖提问〗动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况，该怎样解决

理解? 问题

当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，仍然采用过去的的方

方法，把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运法．

动的轨迹就是直线，这样也能用动能定理．

因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况，所以在解决一些实际问

题中才得到了更为广泛的应用．

看一个例题：

3

一架喷气式飞机质量为5.0×l0kg，起飞过程中从静止开始滑跑．当位移

2达到x=5.3×10m时，速度达到起飞速度v=60m/s。在此过程中飞机受到的平3

均阻力是飞机重力的0.02倍．求飞机受到的牵引力．

分析：从现在开始我们要逐步掌握用能量的观点分析问题．就这个问题而言．已知初末速度，初速度为零，而末速度为v=60m／s，还知道物体受到的阻力是重力的0.02倍．

我们要分析这类问题，应该从什么地方人手呢?

分析物体的运动过程目的是求Ek

进行受力分析的目的是什么呢? 为了求合力做的功W合．

请同学们把具体的解答过程写出来．

解题过程参考

解：飞机的初动能Ek1=0,末动能Ek2合力F做功W＝FL，

由动能定理得W＝12mv2

212mv2－0，…①

2合力F＝F牵－F阻

…②

F阻＝kmg

…③

mv2kmg＝1.8×104N.

解得F牵2L〖提问〗用动能定理和我们以前解决这类问题的方法相比较，动能定理的优点在哪里呢?

动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便．（板书）

动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动解决这样一类问题非常困难．

下面大家总结一下用动能定理解决问题的一般步骤．

（板书）

动能定理解题的一般步骤：

1．明确研究对象、研究过程，找出初末状态的速度情况，明确初末状态的动能．

2．要对物体进行正确的受力分析，明确各个力的做功大小及正负情况．

3．由动能定理列方程求解，并对结果进行讨论．

例：如图是一颗质量为40g的子弹以100m/s的速度击穿苹果的瞬间照片。子弹穿过苹果后，速度降为60m/s。问子弹穿过苹果前后动能变化了多少？苹果对子弹做了多少功？

现在大家把这个问题的具体的解答过程写出来．

(投影展示学生的解答过程，指导学生正确的书写解答过程) 这结果说明一个问题，在应用动能定理时我们应该注意到，外力做功可正、可负。如果外力做正功，物体的动能增加；外力做负功，物体的动能减少．（板书）

4

思考与练习

1.在离地面一定高度处，以相同的动能向各个方向抛出多个质量相同的小球，这些小球到达地面时，有相同的（

）

A、动能 B、速度 v0

A C、速率 D、位移

52.一列货车的质量为5.0×10kg,在平直轨道以额定功率3000kw加速行驶,当速度由10m/s加速到所能达到的最大速度30m/s时,共用了2min,则这段时间内列车前进的距离是多少?

〖板书设计〗

§4.4 动能和动能定理

一、动能 1．定义

2．动能的表达式Ek=1mv2

2＊说明

3．动能的单位和标矢性

二、动能定理 1．内容：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．

2．公式表示；W合＝△Ek ＊理解

3．例题：分析

〖课堂小结〗

〖布置作业〗

教材练习与评价1，2，3，4，5．

5

教学过程流程设计

导入新课

探究动能的相

关因素（定量）

探究功与动能变化的关系

（推理演绎）

实验验证功和动能的变化量关系

巩固动能定理

6