4. 动能 动能定理ppt配套教案和课堂实录

动能

动能定理教学设计

石家庄四十一中 张伟玲

一、教材分析：

《动能和动能定理》是《机械能守恒定律》这一章的教学重点，也是整个力学的重点。通过本节内容的学习，既深化了对功的概念的理解，使学生对“功是能量转化的量度”有了进一步的理解，拓展了求功的思路，也为机械能守恒定律的学习打下了基础，并为用功能关系处理问题打开了思维通道。

二、学情分析：

在实际学习中学生对动能概念的理解较为容易，能够掌握外力对物体做的功与物体动能的变化之间的定性关系，能够理论推导它们之间的定量关系，但真正从深层次理解存在困难。在前几节的学习中，学生已经建立了一种认识，那就是某个力对物体做功一定对应着某种能量形式的变化。因为有前几节的基础，本节可以放手让学生自己去推导动能的表达式。让学生经过从感性认识到理性认识的过程，教学的过程中要求不能太高，要循序渐进，从生活中的众多实例出发，通过分析、感受真正体验动能定理的内涵。让每一位同学都积极参与课堂教学，每一位同学都能享受成功的喜悦。

三、教学目标：

知识与技能

1.理解动能的概念。熟练计算物体的动能。

2.会用动能定理解决力学问题，掌握用动能定理解题的一般步骤。

过程与方法

1.运用演绎推理方式推导动能定理的表达式，体会科学探究的方法。

2.理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。

情感态度与价值观

1.通过演绎推理的过程，培养对科学研究的兴趣。

2.通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然学中所蕴含的严谨逻辑关系，反映了自然界的真实美。

四、教学重点: 1．理解动能的概念；会用动能的定义式进行计算。

2．理解合外力做功与动能变化的关系；会用动能定理解决力学问题。

重点的依据：运用能量的观点解决力学问题是一种很重要的方法，因此掌握动能的概念和动能定理对于解决力学问题很重要。

五、教学难点：应用动能定理解决力学问题。

难点的依据：因为学生对于功能关系理解不深，只是初步接触所以理解动能定理的物理意义有一定难度，学生首次接触过程量与状态量之间的关系所以应用动能定理灵活的解决力学问题也有一定的困难。

六、教学方法：

演绎推理法、探究法、实验法、讨论法等。

七、教学过程：

引入：师：平直公路上刚启动的汽车什么能发生了变化？

生：动能

师：

什么是动能？回想一下。

生：物体由于运动而具有的能。

师：今天我们来学习《动能

动能定理》（板书题目）。

设计意图：通过汽车启动模型引入动能的概念，让学生在对生活中常见事例感性认知的1

基础上进一步体会动能，为猜想动能大小跟什么因素有关埋下伏笔。

（一）、探究动能大小与什么因素有关

师：动能大小跟什么因素有关？请同学们猜想，并说出你猜想的依据，小组讨论讨论。

生：讨论。

引导猜想：（幻灯片展示）思考：a.你对面直线驶来一辆汽车

，什么情况下你觉得更危险？（生：速度大时）

b.一个大车，一个小车以同样速度行驶，你觉得哪个更危险？（大车）

师：哪个组说说你们讨论的结果

生：动能大小跟质量和速度有关

师：什么关系？

生：速度一定时，质量越大，动能越大；质量一定时，速度越大，动能越大。

师：这是定性的描述，我们能不能找到动能与质量和速度之间的定量关系呢？我们来看一个模型。设质量为m的小物块在水平拉力F的作用下,由静止开始发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。

（1）你能写出这个过程中的动力学和运动学方程吗？

2生：v2v122al

Fma师：消掉题中未给的加速度，你会得到什么样的式子？

22生：v2v12Fl

m（2）试寻求这个过程中力F做的功与v1、v2的关系？

师：变形后得到

11Flmv22mv12

22师：等号左边Fl表示什么意思？

生：拉力做的功。

师：等号右边1/2mv22是末状态的一个物理量，1/2mv12是初状态的一个物理量，我们推断1/2mv2肯定有特殊的含义，它代表什么意思呢？大家讨论一下，汽车启动过程中，牵引力做功，引起了哪些物理量的变化？

生：速度变大

师：从能量的角度哪些能量发生了怎样的变化？

生：动能增大。

师：前面我们学过，一个物体能量变化，一定是有外力对它做功了，比如，重力对物体做功引起了重力势能的变化；弹力做功引起弹性势能的变化。并且，力对物体做了多少功，物体的能就相应的改变多少。所以，这个例子中，拉力做功，引起了什么能的变化？

生：动能变化。

师：你觉得动能的表达式应该是什么？

生：Ek12mv

2师：我们又认识了动能这个新的物理量，动能的大小跟什么因素有关？有什么具体关系？

生：动能大小与质量成正比，与速度的平方成正比。

师：如果物体的速度变成原来的2倍，动能变成原来的几倍？

生：4倍。

师：也就是哪个量对动能的影响更大？

2

生：速度。

师：动能的单位是什么？说出你的理由。

生：刚才的例子中，动能的变化是通过牵引力做功实现的，所以，动能的单位与功的单位应该都是焦耳。

生：根据Ek12mv质量单位是kg，速度单位是m/s，kg(m/s)2kgm2/s2kgm/s2m2，kgm/s2是力的单位，m是位移的单位，相乘以后是焦耳。

师：再思考一下，动能是矢量还是标量呢？说出你的理由

生：标量，功是标量，所以动能也是标量。

生：根据动能的表达式，m和v2都不可能是负值，物体往哪个方向走，只要m和v2的乘积一定，动能相等，所以，动能是标量。

设计意图：为了使学生理解动能的意义，进一步从做功与动能变化的关系出发，推出动能的单位和标量性。功能关系贯穿始终，也为后面理解动能定理的本质做铺垫。

（二）、实验验证动能定理

师：通过刚才的分析，我们可以把刚才推导的结果改写成

也就是说，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。力对物体做正功，动能增加，做负功，动能减小。

这符合实际情况吗？我们需要用实验检验一下。

思考：需要测量哪些物理量？怎么测？小组讨论一下

生：讨论交流

生：需要测量拉力F、位移l、质量m、速度v

用物体拉着小车在轨道上加速前进来检验。

师：我们用拉力传感器测拉力，怎么测初、末状态的速度？

生：在轨道上不同的位置安两个光电门。测量遮光条的宽度d和挡光时间t1和t2

V1=d/t1

V2=d/t2

师：为了节约时间，数据的采集和计算都由电脑来完成。开始实验。

生：进行实验、交流讨论。

师：（展示几组同学的数据）根据实验数据你有什么发现？牵引力做的功与动能变化相等吗? 生：动能的增加量比拉力做的功总是稍小一点。

师：大家思考这是为什么？

生：有摩擦阻力的存在。

师：但是差异并不大，如果忽略摩擦阻力，我们基本上可以得出小车在加速运动过程中牵引力做功等于动能变化这个规律。

如果阻力不能忽略时，设阻力大小为f，你可以再写出动力学和运动学方程，消掉加速度会发现什么？

12122生：推导

Ffma(Ff)lmv2mv1v2v122al22师：这又能得到什么结论？

生：合力对物体做的总功等于物体动能的变化。

师：这就是动能定理，它实际上蕴含着一种功能关系。我们来解读一下动能定理的含义。

合力做正功，动能增加；合力做负功，动能减少。

师：再比如，汽车刹车时，关闭发动机，什么力做什么功，动能怎么变？

3

生：阻力对车做负功，汽车动能减小。

师：匀速行驶时呢？

生：牵引力和摩擦力大小相等，所以牵引力做的正功和摩擦力做的负功相等，也就是合力做功为零，汽车动能不变化。也符合实际情况。

师：动能定理同样适用变力做功，这是比牛顿第二定律优越的地方。

设计意图：通过不断改变变量使模型得到升华，逐渐理解动能定理的本质。

（三）解释现象

师：生活中哪些常见的运动可以用动能定理来解释。

生：自由落体运动。物体只受重力，重力对物体做正功，动能增加。

生：竖直上抛，上升过程中重力做负功动能减少，下降过程重力做正功动能增加。

生：踢足球的过程。

师：踢足球可以分为几个过程？

生：两个。脚未离开球之前，踢力对球做正功，动能增加；脚离开后，摩擦阻力对物体做负功，动能减小直到零。

师：利用你桌面上的器材，让小球从斜面的一定高度静止下滑，解释小球如何从静止开始，最终为什么又停在平面上的毛巾上

？

生：进行实验

生：斜面上：小球受重力和支持力，支持力不做功，重力做正功，动能增加；水平面上：毛巾阻力很大，阻力对球做负功，动能减少直到停下来。

师：哪位同学有补充？

生：斜面不是光滑的，在斜面上时，摩擦力对物体做负功。

师：所以，要考虑斜面上的摩擦力，在平面的毛巾上的位移要比理论值怎么样？

生：小一些。

设计意图：通过对实际例子的分析，始终从功能关系的角度解析动能定理，帮学生理解动能定理的本质，这比直接练题留给学生的印象更深刻一些。

例：一球从高出地面H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落到地面后并深入地面h深处停止，若球的质量为m，求：球在落入地面以下的过程中受到的平均阻力。

四：小结：

师：我们今天学的主要内容是什么？用一句话概括。

生：合外力做功等于动能变化。

师：动能定理也体现了一种因果关系，即因为合外力做功，所以动能变化。

八、板书设计

动能

动能定理

一、

动能

Ekmv2

二、

动能定理

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