4. 动能 动能定理教学设计及课堂实录

动能

动能定理教案

动能和动能定理是教科版高中物理必修2第四章《机械能和能源》第四节的内容。

一、教材分析

1、教材的地位和作用：

本节课是功概念的深化，功能关系的深入，又是机械能守恒定律、做功和机械能变化关系的基础。动能定理、做功和机械能变化的关系本质上是一个问题在不同条件下的表现形式，学好本节课对学习机械能这一章有着重要意义。当然在今后的电场、电磁感应等单元的学习中，也要联系到做功和物体动能的变化关系，所以本节课是中学物理重要的基础知识课。

同前一节重力势能的推导思路相类似，本节也是以功能关系为线索，引入了动能的定义式和动能定理。因此可将本节课设计成一堂实验和理论的探究课，为此设计如下目标：

2、教学目标

①知识目标

理解动能的概念，会运用功能关系导出动能的定义式和动能定理，会用动能的定义式计算动能。理解动能定理，知道动能定理的适用条件，用动能定理解题的基本步骤，能用动能定理解题。

②能力目标

经历用实验来探究动能的影响因素，探究恒力做功与物体动能变化关系的过程，导出动能定理。注重对物理过程的分析能力、推理能力、总结概括能力的培养，灵活应用公式1212W合Ekmv2mv1计算功。

22③情感目标

引导学生将实验探究与理论推导相结合，培养学生正确的科学思维方法，体会“状态的变化量量度复杂的过程量”这一物理思想，感受数学语言对物理过程描述的简洁美。

３、重点和难点

根据本节的地位、作用和学生的现状确定出本节课的重点是动能表达式的引入和动能定理的导出过程，对动能公式和动能定理的理解和应用。难点是动能定理怎样揭示功与能的关系。

二、教学过程

1、创设情镜、引入新课

引入：

首先用多媒体播放小行星撞击地球产生海啸造成的巨大破坏，让学生见识到物体由于运动而具有的能量，激发学生的学习兴趣，引发对动能大小的思考，并通过回忆学生在初中所学知识直接给出动能的大小与运动物体的质量和速度有关，提出问题：动能的表达式是什么，引入主题。

2、新课教学

活动1：探究动能的表达式

在前面几章的学习中，学生已经知道，可用牛顿第二定律和运动学公式把力学量与运动量联系起来，因此形成如下研究的课题：

在光滑的水平面上，质量为m的物体在恒力F的作用下运动了一段位移，速度由v1变为v2。求：恒力F所做的功。（用m,v1,v2表示）

然后让学生动手，根据牛顿第二定律和运动学公式得出合力做功与物体速度变化的关系1212Wmv2mv1。接着引导学生思考功与能量变化的关系，其等式左边是合外力所做的功，22所以等式右边应是物体在初末两个状态下的某种能量，且这种能量与质量和速度的大小直接相关，这就是动能。用多媒体给出动能的定义、影响因素、表达式和单位。

【训练1】如在上述问题中，m=2kg，位置1时v1=2m/s，位置2时v2=4m/s，求：

（1）位置1、2时的动能为多少？1到2过程动能变化量是多少？

（2）若运动到位置2时力F突然反向，到位置3时速度v3=-4m/s，此时的动能为多少？位置3和位置2的动能相等吗？

（3）若水平面粗糙，恒力F做的功还等于动能的变化量吗？

活动2：实验验证合外力F做的功与动能的变化∆Ek的关系

根据教材上恒力做功的导出公式提出问题：式中W是否是动力做功？接着将活动3的光滑水平面改为粗糙水平面，再次让学生动手推导式中的W应该是合外力所做的功。理论推导后，紧接着用实验来验证其正确性。由于时间限制，就通过多媒体播放研究合外力做功和动能变化的关系，给出所需测量的物理量，并说明每个物理量的测量方法，尤其在测量F的时候如何确立F=F合，说明需平衡掉摩擦力。如图设置实验装置，将细线连接一个拉力传感器并通过动滑轮挂上砂桶，这样小车受到的合外力可通过拉力传感器直接读出，绳的拉力不需要用砂和砂桶的重力代替。

通过理论探究和实验验证，进一步给出动能定理的准确表述和表达式。再通过一个简单判断题，让学生讨论出动能和物体做功之间关系，动能定理的物理意义。

并让学生自行总结动能定理的应用步骤及其优越性。

3、课堂小结

最后用多媒体对动能概念和计算公式再次重复强调。对动能定理的表述、理解、应用中采取的思维方法，以及问题类型做必要总结。

板书设计如下：

一、动能

1、定义：物理由于运动而具有的能量叫做动能。

2、影响因素：质量和速度。

3、表达式：Ek1mv2

24、单位：焦耳（J）

5、说明：

①动能是标量、也是状态量。

②动能的大小与参照物的选择有关。

二、动能定理

1、内容：合力所做的功等于动能的变化叫做动能定理。

12122、表达式：W合Ekmv2mv1

223、动能定理的优越性：不仅适用于恒力做功和直线运动的情况，也适用于变力做功和曲线运动的情况。