高中物理第四章機械能和能源4動能動能定理教案3教科版必修2

PAGEPAGE1第4節(jié)動能動能定理教學(xué)過程：引入新課[新課教學(xué)][實驗探究]影響小球動能大小的因素有哪些?準(zhǔn)備三個小球，其中兩個質(zhì)量相同，第三個質(zhì)量大一些讓學(xué)生回顧初中的實驗。一、動能的表達(dá)式學(xué)生(回答剛才的問題，總結(jié)實驗結(jié)論)：物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動能就越大．教師：那么動能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量的關(guān)系呢?我們來看這樣一個問題．(投影展示課本例題，學(xué)生討論解決問題，獨立完成推導(dǎo)過程)設(shè)物體的質(zhì)量為m，在與運動方向相同的恒定外力F的作用下發(fā)生一段位移L，速度由Vl增大到V2，如圖5．7—2所示．試用牛頓運動定律和運動學(xué)公式，推導(dǎo)出力F對物體做功的表達(dá)式．(投影展示學(xué)生的推導(dǎo)過程，讓學(xué)生獨立完成推導(dǎo)過程)教師：剛才這位同學(xué)推導(dǎo)得很好，最好是在推導(dǎo)過程中加上必要的文字說明，這樣就更完美了．這個結(jié)論說明了什么問題呢?學(xué)生：從W=這個式子可以看出，“”很可能是一個具有特定意義的物理量，因為這個物理量在過程終了時和過程開始時的差，正好等于力對物體做的功，所以“”就應(yīng)該是我們尋找的動能的表達(dá)式．教師(鼓勵)：這位同學(xué)總結(jié)得非常好，我們都要向他學(xué)習(xí)，我們在上一節(jié)課的實驗探究中已經(jīng)表明，力對初速度為零的物體所做的功與物體速度的平方成正比，這也印證了我們的想法。所以動能應(yīng)該怎樣定義呢?學(xué)生：在物理學(xué)中就用這個物理量表示物體的動能，用符號Ek表示,Ek=．教師：動能是矢量還是標(biāo)量?學(xué)生：動能和所有的能量一樣，是標(biāo)量．教師：國際單位制中，動能的單位是什么?學(xué)生：動能的單位和所有能量的單位一樣，是焦耳，符號J．教師：1970年我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量為173kg，運動速度為7．2km／s，它的動能是多大?學(xué)生：根據(jù)計算可以得到我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星正常運轉(zhuǎn)的動能是4．48X109J教師：為了比較，我們再看這樣一個例子；質(zhì)量為50kg、運動速度為8m／s的同學(xué)在跑步中的動能是多少?學(xué)生：通過計算我們可以知道這位同學(xué)具有的動能是1．6X103J．教師：如果這些能量全部轉(zhuǎn)化為電能，能夠使100W的燈正常工作多長時間?學(xué)生：可以使100W的電燈正常工作16s．教師：我們知道，重力勢能和彈簧的彈性勢能都與相對位置有關(guān)，那么動能有沒有相對性呢?學(xué)生：動能也應(yīng)該有相對性，它與參考系的選取有關(guān)。教師：以后再研究這個問題時，如果不加以特別的說明，都是以地面為參考系來研究問題的．大家再看這樣一個例子：父親和兒子一起溜冰，父親的質(zhì)量是60kg，運動速度為5m／s，兒子的質(zhì)量是30kg，運動速度為8m／s，試問父親和兒子誰具有的動能大?學(xué)生1：當(dāng)然是父親的動能大了．教師：你是怎樣得出這個結(jié)論的呢?學(xué)生l：質(zhì)量大動能就大．學(xué)生2：根據(jù)計算，兒子的動能要大于父親的動能．教師(語重心長)：我們計算問題一定不要想當(dāng)然，這樣很容易出現(xiàn)錯誤，一定要有根據(jù)，分析問題要全面．[課堂訓(xùn)練]1．質(zhì)量一定的物體……………()A.速度發(fā)生變化時，其動能一定變化B.速度發(fā)生變化時，其動能不一定變化C.速度不變時．其動能一定不變D.動能不變時，其速度一定不變2．下列幾種情況中，甲、乙兩物體的動能相等的是………………()A．甲的速度是乙的2倍，乙的質(zhì)量是甲的2倍B．甲的質(zhì)量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍C．甲的質(zhì)量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍D．質(zhì)量相同，速度大小也相同，但甲向東運動，乙向西運動參考答案BC2．CD二、動能定理教師：怎樣求推力呢？要想求出推力，關(guān)鍵是先求出哪個物理量？學(xué)生：可以通過運動學(xué)公式求出物體的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律來求推力，要想求推力，求解加速度是關(guān)鍵．教師：這是牛頓運動定律中已知物體的運動情況求受力情況的習(xí)題，解決這類問題的橋梁和紐帶是求解加速度．教師：如何求功呢？學(xué)生：可以通過功的公式W＝Fx求解．教師:物體的初動能是零，物體的末動能如何求呢？必須求出哪個物理量？學(xué)生：可以先由運動學(xué)公式vt＝v0＋at求出物體的末速度,再根據(jù)動能公式求物體的末動能．教師：通過這道題,請同學(xué)們觀察一下合外力所做的功和物體動能的變化量之間存在什么關(guān)系？學(xué)生回答：近似相等．教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計數(shù)據(jù)表格，記錄并處理實驗數(shù)據(jù)．教師提問：從實驗數(shù)據(jù)能否看出物體所受合外力做的功與物體動能變化之間的關(guān)系？是什么關(guān)系？學(xué)生應(yīng)回答：兩者近似相等．尋找兩個物理量之間的關(guān)系，除了直接比較之外，還可以用實驗的方法．引導(dǎo)學(xué)生繪制ΔEk—W圖像，尋找W與ΔEk之間的關(guān)系．教師：排除實驗誤差的影響，我們從實驗數(shù)據(jù)和圖像中可以得出結(jié)論，合外力所做的功等于物體動能的變化，即W＝ΔEk．（二）、動能定理1．內(nèi)容：合外力所做的功等于物體動能的變化．2．公式：W＝ΔEk＝ΔEk2－ΔEk1用W表示合外力對物體做的功，用Ek1表示物體初態(tài)的動能，用Ek2表示物體末態(tài)的動能．3．對動能定理的理解（1）“外力”——物體受到的所有外力（包括重力、彈力、摩擦力和其他力）（2）“動能變化”①當(dāng)外力對物體做正功時，ΔEk＞0，物體的動能增加，汽車啟動過程就屬于這種情況．②當(dāng)外力對物體做負(fù)功（即物體克服外力做功）時，ΔEk＜0，物體的動能減少，汽車剎車過程就屬于這種情況．③若合外力做功為零，ΔEk＝0，物體的動能保持不變．（三）、動能定理的應(yīng)用用多媒體出示下列例題，觀看飛機起飛視頻．例：一架噴氣式飛機，質(zhì)量m＝5×103kg，起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為x＝5.3×102m時，達(dá)到起飛的速度v＝60m/s，在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍（k＝0.02），求飛機受到的牽引力．（假設(shè)牽引力恒定）注意：不要限制學(xué)生的解題思路．抽查有代表性的解法，在實物投影儀上展示：解法一：以飛機為研究對象，它做勻加速直線運動受到重力、支持力、牽引力和阻力的作用．由牛頓第二定律有解法二：以飛機為研究對象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個力做的功分別為WG＝0，W支＝0，W牽＝Fx，W阻＝-kmgx，由動能定理得：Fx-kmgx＝代入數(shù)據(jù)得：F＝1.8×104N教師：請同學(xué)們分析這兩種解法都是運用什么規(guī)律解題的？學(xué)生回答：解法一是用牛頓第二定律和勻變速直線運動的公式求解的，解法二是用動能定理求解的．教師：請同學(xué)們比較一下，這兩種解法有什么區(qū)別呢？哪種解法更方便？學(xué)生討論比較：動能定理更有優(yōu)越性．教師總結(jié)：動能定理為我們提供了牛頓運動定律之外的又一種重要的分析動力學(xué)的方法．由于動能定理不涉及物體運動過程中的加速度和時間，只要求對初狀態(tài)與末狀態(tài)進(jìn)行分析，因此一般情況下，用動能定理要比牛頓第二定律方便得多．應(yīng)用動能定理解題的步驟1．明確研究對象及所研究的物理過程．2．對研究對象進(jìn)行受力分析，并確定各力所做的功，求出這些力所做的功的代數(shù)和．3．確定始、末態(tài)的動能．(未知量用符號表