4. 动能 动能定理教学设计思路

《动能和动能定理》教案

一、教学目标

1、知识目标

（1）理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算

（2）理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围

（3）能够应用动能定理解决简单的实际问题

2、能力目标

（1）运用演绎推导方式推导动能定理的表达式. （2）理论联系实际，培养学生分析问题的能力. 3、德育目标

通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣. 二、教学重点难点

1、教学重点

（1）动能的概念. （2）动能定理及其应用. 2、教学难点

对动能定理的理解. 三、教学过程

1、引入新课

【演示】粉笔自由下落

【提问】粉笔自由下落过程中能量如何转化？

前面我们已学习了重力势能，今天我们进行动能的学习。

2、新课教学

（一）动能

【知识回顾】（1）什么是物体的动能？

（2）物体的动能与什么因素有关？是什么样的关系？

物体由于运动而具有的能量叫做动能。物体的动能跟物体的质量和速度有关。结论：物体的质量越大，速度越大，动能就越大。

那么，动能的具体表达式是怎样的呢？

前面我们学习重力势能和弹性势能时，是从重力做功和弹力做功着手的。那我们研究动能是否可以用这个方法呢？动能变化会与什么力做功有关呢？

【实例】一架飞机在牵引力的作用下（不计阻力），在起飞跑道上加速运动，分析：

（1）飞机的动能如何变化？

（2）飞机动能变化的原因是什么？

【活动】学生讨论并回答

渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.

【物理模型】光滑地面上质量为m的物体初速度为v1，在拉力F作用下，经过一段位移s，速度达到v2，则此过程中，拉力F做功与速度v1

、

v2间的关系是怎样的呢？

Fma1212Wmv2mv1【理论推导】

WFs2222v2v1s

2a

是物体末状态的一个物理量，是物体初状态的一个物理量，其差值正好等于F对物体做的功。F所做的功等于这个物理量的变化，所以在物理学中就用这个物理量表示物体的动能。

【小结】

1、动能的公式：

2、在国际单位制中的单位也是焦耳(J) 3、动能是标量，且具有非负性，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。

【练习】1．某同学将质量为3 kg的铅球，以8 m/s的速度投出，铅球在出手时的动能是(

)

A．12 J

B．24 J

C．96 J

D．192 J

（二）动能定理

1212Wmv2mv1或

WEK2EK122

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。

当v1=0时，可得到功与速度成正比，与上节课实验结论吻合。物理学的研究方向是实验与逻辑推理有机结合。我们把通过观察和实验总结出的规律称为定律，而通过逻辑推理得出的规律称为定理。上面我们通过牛顿第二定律推出的规律叫动能定理。

实际上作用在物体的力往往不止一个，这时公式中的W应是指总功。因此，外力在一个过程中对物体所做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化。

1212W总mv2mv1

或： W总EK2EK122

【理解】

（1）外力对物体做的总功的理解

①W总

= W1 + W2 + W3 +…….

②W总 =F合lcos α

（2）Ek2是末动能，

Ek1是初动能，Ek2 - Ek1表示物体动能的变化

①W总＞

0，

Ek2＞

Ek1

，合外力做正功则物体动能增加

②W总＜0，

Ek2

＜

Ek1

，合外力做负功则物体动能减少

（3）同一性：

①同一物体

②同一参考系（一般以地面为参考系）

③同一过程

（三）动能定理的应用

【例题】一架喷气式飞机，质量m＝5×103 kg，起飞过程中当从静止开始滑行到位移为l=5.3×102 m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(k=0.02)，求飞机受到的牵引力。

【分析】以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W＝０，WＧ支＝０，W牵＝F1s，W阻＝－ｋｍｇl .

据动能定理得：00F1lkmgl1122mv2mv1

22v2即：F1kmgm

2l4

代入数据解得

F1＝1.8×10Ｎ

【小结】

教师通过以上例题引导学生总结动能定理的应用步骤：

（1）定对象，选过程；

（2）析受力，算总功；

（3）知运动，定初末；

（4）列方程，细求解。

【练习】

1、如图为高速摄影机拍摄到的子弹穿过苹果瞬间的照片。子弹击中苹果前的瞬间速度约为900m/s，穿出苹果瞬间的速度约为为800m/s，子弹的质量约为20g ，在苹果中穿行的路径约为10cm。试估算子弹穿过苹果的过程中，子弹受到的平均阻力？

2、在h高处，以初速度v0向水平方向抛出一小球，不计空气阻力，求：小球着地时速度大小？

【小结】动能定理既适合于直线运动，也适合于曲线运动；既适用于恒力做功，也适合于变力做功

四、板书设计：

1、动能的表达式：Ek = 1mv2

22、动能定理：

W总Ek2Ek1EkW总是外力所做的总功, ΔEk是动能的变化量,动能定理也适用于变力做功,动能定理也适用于曲线运动。