資源簡(jiǎn)介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 高中物理 年級(jí) 高一年級(jí) 學(xué)期 春季
課題 動(dòng)能和動(dòng)能定理
教學(xué)目標(biāo)
1. 物理觀念：（1）知道動(dòng)能的定義式（2）知道動(dòng)能定理的表達(dá)式和意義 2. 科學(xué)思維：（1）了解動(dòng)能概念的建立過(guò)程（2）提高動(dòng)能定理推導(dǎo)演繹能力 3. 科學(xué)探究：（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解動(dòng)能的概念（2）明確動(dòng)能定理推導(dǎo)過(guò)程 4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)演繹推導(dǎo)，感受成功的喜悅，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的興趣
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)： 動(dòng)能概念的理解。 動(dòng)能定理及應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)： 對(duì)動(dòng)能定理的理解及應(yīng)用
教學(xué)過(guò)程
創(chuàng)設(shè)情境 ，導(dǎo)入新課 教師播放電磁炮視頻，提出問題：為什么電磁炮具有巨大的殺傷力？這是因?yàn)殡姶排诰哂辛伺c運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能量---動(dòng)能。 學(xué)習(xí)任務(wù)一：物理的動(dòng)能與什么因素有關(guān)呢？ 播放實(shí)驗(yàn)視頻：探究動(dòng)能與什么因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 1.質(zhì)量不同的小球從同一高度釋放，質(zhì)量大的小球去碰，木塊滑行較遠(yuǎn)。 2.同一小球從不同高度釋放，高度高的小球去碰，木塊滑行較遠(yuǎn)。 從而我們得到結(jié)論：物體的質(zhì)量越大，速度較大，它的動(dòng)能就越大。即質(zhì)量、速度是動(dòng)能的兩個(gè)影響因素。 這節(jié)課我們就來(lái)定量研究動(dòng)能的大小及動(dòng)能的改變 新課教學(xué) 一、動(dòng)能的表達(dá)式 物體動(dòng)能的變化和功對(duì)物體做得功密切相關(guān)。請(qǐng)同學(xué)們來(lái)看這樣一個(gè)問題：光滑水平面上，物體的質(zhì)量為m，初速度為V1，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下，發(fā)生一段位移l，速度由V1增加到了V2。 請(qǐng)同學(xué)們思考以下問題： （1）物體在恒力F的作用下做怎樣的運(yùn)動(dòng)？ （2）物體的加速度是多大？ （3）物體的位移可以用v1、v2怎樣表示？ （4）在這個(gè)過(guò)程中恒力所做的功是多少？（用m和v表示） 合作交流：通過(guò)思考和推導(dǎo)，試圖找到關(guān)于動(dòng)能的表達(dá)式 通過(guò)對(duì)比重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系式，提出物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量為動(dòng)能。 學(xué)習(xí)任務(wù)二：物理動(dòng)能的的理解 為使學(xué)生更好地理解動(dòng)能。進(jìn)一步通過(guò)問題引導(dǎo)學(xué)生。如果一個(gè)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小不變，方向不斷改變，這個(gè)物體的動(dòng)能是不變的。此外由于動(dòng)能是標(biāo)量，它只能進(jìn)行代數(shù)相加減，如3J+4J=7J。 ②單位：焦耳J，與功的單位相同。 在國(guó)際單位制中質(zhì)量的單位是kg，速度的單位是m/s，根據(jù)定義式有平方 ，所以就是m2/s2 ，這樣定義式右邊為kgm/s2m，其中kgm/s2就是力的單位N，而Nm就是功的單位J，這跟能量的單位是相符的。即 1 kg ( m/s ) 2 = 1 N m = 1 J ③具有瞬時(shí)性。咱只能說(shuō)某一時(shí)刻的動(dòng)能，不能某段時(shí)間的內(nèi)的動(dòng)能。動(dòng)能的瞬時(shí)性，是源于速度的瞬時(shí)性。動(dòng)能與物體在任意時(shí)刻的速度是相對(duì)應(yīng)的，它是一個(gè)狀態(tài)量。 ④具有相對(duì)性。這同樣跟速度的相對(duì)性有關(guān)，對(duì)同一物體的某個(gè)狀態(tài)選取不同的參考系時(shí)速度可能發(fā)生改變，既然速度的大小發(fā)生改變了。那么不同參考系下，動(dòng)能也肯不一樣。 學(xué)習(xí)任務(wù)三：探究動(dòng)能定理 二、動(dòng)能定理 觀察這個(gè)式子，前面的這個(gè)就是結(jié)束時(shí)刻的動(dòng)能，可以用Ek2表示，后面的這個(gè)就是初始時(shí)刻的動(dòng)能，可以用Ek1表示。則W=EK2-EK1 等式的右邊就是動(dòng)能的變化量，左邊是力對(duì)物體所做的功。功和動(dòng)能的變化量仍然相等。 例如在剛才的例子力外力與運(yùn)動(dòng)方向相同，此時(shí)外力與位移同向做正功，速度在增加，所以末動(dòng)能大于初動(dòng)能，相減數(shù)值是正的，即動(dòng)能增加。 如果把外力方向換成與運(yùn)動(dòng)方向相反，這個(gè)式子也仍然成立，只不過(guò)此時(shí)外力對(duì)物體做負(fù)功，速度減少，根據(jù)這里式子動(dòng)能的變化也是負(fù)值。也就是動(dòng)能減少了，也是符合理論分析的。 再比如在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的小車，在摩擦力的作用下，速度逐漸減小，此時(shí)動(dòng)能的減少就等于它克服摩擦力所做的功。 綜合這些情況，可以總結(jié)出，力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。表達(dá)式： W=Ek2-Ek1 這個(gè)結(jié)論叫作動(dòng)能定理。 首先動(dòng)能定理不僅是在只受一個(gè)外力時(shí)成立。 如果物體受到兒個(gè)力的共同作用，這個(gè)結(jié)論仍然正確。只不過(guò)此時(shí)力對(duì)物體所做的動(dòng)，是指合力對(duì)物體所做的功W合=F合l。當(dāng)然除了先求合力，以前我們學(xué)過(guò)的用每個(gè)力做功的代數(shù)和來(lái)計(jì)算它。即W合=W1+W2+W3+W4 另外剛才的例子是恒力作用下的直線運(yùn)動(dòng)，功比較容易計(jì)算。如果物體做曲線運(yùn)動(dòng)或者物體受到的外力時(shí)不斷變化的，動(dòng)能定理依然成立嗎？ 答案是肯定的。可以采用微元分割的方法，整個(gè)運(yùn)動(dòng)切成很多個(gè)小段，這樣每一個(gè)小段都可以看成是受恒力作用的直線運(yùn)動(dòng)，于是就可以針對(duì)這一小段列出動(dòng)能定理，把這些小段中力做的功相加，這樣也能得到動(dòng)能定理。因此動(dòng)能定理仍然適用。 也就是說(shuō)不論是直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、恒力做功還是變力做功，動(dòng)能定理仍然適用。因此它在解決動(dòng)力學(xué)問題時(shí)非常有用。 課本例題 例題1：一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m為7.0×104kg，起飛過(guò)程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移l達(dá)到2.5×102m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度80m/s。在此過(guò)程中，飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍。求飛機(jī)平均牽引力的大小。 解題提示：先對(duì)飛機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析、能量變分析。豎值方向的重力和支持力與運(yùn)動(dòng)方向垂直，垂直無(wú)功，只有水平方向的摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相反，做負(fù)功；牽引力與運(yùn)動(dòng)方向相同，做正功。初動(dòng)能為零，末動(dòng)能不為零，知道它在滑跑過(guò)程中增加的動(dòng)能：根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能的增加等于牽引力做功和阻力做功的代數(shù)和。 并用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行二次解題。讓學(xué)生總結(jié)動(dòng)能定理的優(yōu)勢(shì)：1、應(yīng)用動(dòng)能定理優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，因此用它處理問題常常比較方便。 2、動(dòng)能定理能夠解決變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)問題，而用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決這樣一類問題非常困難。通過(guò)例題讓學(xué)生體會(huì)動(dòng)能定理解題的步驟：① 明確研究對(duì)象，明確運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 ②分析研究對(duì)象的受力情況和各個(gè)力的做功情況，然后求出W總。 ③明確始末狀態(tài)初動(dòng)能Ek1 ，末動(dòng)能Ek2 ，根據(jù)動(dòng)能定理列出方程:W總＝Ek2—Ek1 ④求解并檢驗(yàn)。 小結(jié)：我們主要學(xué)習(xí)了動(dòng)能和動(dòng)能定理。知道了物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量是動(dòng)能，用EK=1/2mv2表示，并且學(xué)會(huì)了用動(dòng)能定理初步解決問題。以上是本節(jié)課的內(nèi)容，

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