第8章第3節(jié)動能和動能定理教學設計_第1頁
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人教版高中物理必修2教學設計課題動能和動能定理單元8學科物理年級高一教材分析本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修2第八章第3節(jié)的內(nèi)容,本節(jié)內(nèi)容是本章的重點,本節(jié)在講述動能和動能定理時,沒有把二者分開講述,而是以功能關系為線索,同時引入了動能的定義式和動能定理,這樣敘述,思路簡明,能充分體現(xiàn)功能關系這一線索,同時考慮到初中已經(jīng)學過動能的概念,這樣敘述,學生容易接受.通過本節(jié)的學習,應使學生理解動能定理的推導過程.清楚動能定理的適用條件,通過對比分析使學生體會到應用動能定理解題較牛頓運動定律與運動學公式解題的不同點:即運用動能定理解題由于不涉及物體運動過程中的加速度和時間,因此用它來處理問題有時比較方便.教學目標與核心素養(yǎng)一、教學目標.理解動能的概念,利用動能定義式進行計算;.理解動能定理表述的物理意義,并能進行相關分析與計算;.恒力作用下利用牛頓運動定律和功的公式推導動能定理;.理解恒力作用下的直線運動牛頓運動定律理與動能定理處理問題的異同點,體會對于變力作用、曲線運動動能定理解決問題的優(yōu)越性。二、核心素養(yǎng)物理觀念:樹立動能的觀念,理解動能定理的表達式科學思維:培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學生演繹推理的能力??茖W探究:通過探究外力對物體所做的功與物體動能的變化關系,學會獲取知識與實驗技能的方法。科學態(tài)度與責任:通過對動能和動能定理的演繹推理,使學生從中領略到物理等自然學科中所蘊含的嚴謹?shù)倪壿嬯P系。反映了自然界的真實美。重點理解動能定理,應用動能定理解決問題難點通過研究外力做功來推導得出動能定理的表達式教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖導入新課我們知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度,重力做功對應于重力勢能的變化,彈簧彈力做功對應于彈性勢能的變化。那么動能和力的做功有關嗎?例如:炮彈在炮筒內(nèi)推力的作用下速度越來越學生觀察圖片思考動能和力通過從所學知識入手,通過問題

大,動能增加,這種情況下推力對物體做了功。的做功是否有激發(fā)學生的好奇出示圖片:炮彈在炮筒的推力的作用下運動關心和探索欲望本節(jié)我們就來探尋動能的表達式以及動能的變化與力的做功的關系。講授新課一、動能的表達式1、物體由于運動而具有的能量叫做動能。出示圖片:行駛的汽車、飛行的炮彈、無規(guī)則運學生觀察圖片體會動能是由于動的分子。物體的運動而具它們都具有一定的動能。有的能量2、探究動能的表達式為了探究動能的表達式,讓我們來分析二個具體問題:問題1:光滑水平面上一物體原來靜止,質(zhì)量為m,此時動能是多少?在教師引導下鍛煉學生的邏輯學生分析推導思維能力因為物體沒有運動,所以沒有動能。問題2:質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運動,在與運動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移L,速度由速度由v1增加到v2,外力做功多少?R,1 %1 T J1 ■■物體在恒力作用下運動解:根據(jù)牛頓第二定律,有F=ma勻變速直線運動的速度與位移的關系式:v2-v2=2aL2 1汨 TV2-V2得:L=T 2a

V2-V2W=FL=max—2 l2a1 1整理后得:W=-mv2--mv22 22i1從上式可以看出,“-mv2”“很可能是一個具有特定意義的物理量,因為這個量在過程終了與過程開始時的差,正好等于力對物體做的功。(1)動能表達式1在物理學中就用“;ymv2”這個量表示物體的動能。1用符號Ek表示:E=-mv2k K2說明:①動能只有正值只與速度的大小有關,而與速度的方向無關。②動能是標量,它的單位與功的單位相同,在國際單位制中都是焦耳,這是因為:1kg(m/s)2=1N?m=1J③動能具有相對性與參考系的選擇有關,一般選地面為參考系。思考討論:2016年8月16日,我國成功發(fā)射首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”,它的質(zhì)量為631kg,某時刻它的速度大小為7.6km/s,此時它的動能是多少?解:7.6km/s=7.6x103m/s1 1E=—mv2=—x631x(7.6x103)2j77.3x1O1oJK2 2 ' /答:它的動能是7.3x1O1oJ二、動能定理1、動能定理:W=!mv2-?mv22 22 1學生閱讀課文說出動能表達式學生思考討論并計算閱讀課文說出鍛煉學生的自主學習能力鍛煉學生的計算能力鍛煉學生的自主

可以寫成:W=Ek2—Ek1動能定理的表學習能力掌握動Ek2:末動能,Ek1:初動能。達式能定理這個關系表明,力在一個過程中對物體做的功,等于物體在這個過程中動能的變化。這個結(jié)論叫作動能定理。說明:如果物體受到幾個力的共同作用,動能定理中的力對物體做的功W即為合力做的功,它等于各個力做功的代數(shù)和。2、動能定理理解(1)動能定理的的研究對象既可以是單一物體也可以看成是單一物體的物體系。(2)動能定理主要用于解決:變力做功、曲線運動和多過程的動力學問題.(3)動能定理的實質(zhì)說明了物體動能的變化是通過外力做功的過程來實現(xiàn)的?!纠}1】一架噴氣式飛機,質(zhì)量m為7.0x104kg,起飛過程中從靜止開始滑跑。當位移l達到2.5x103m時,速度達到起飛速度80m/s。在在教師引導下鍛煉學生的計算此過程中,飛機受到的平均阻力是飛機所受重力的認真審題,解能力和培養(yǎng)學生1答,并闡述自觀察問題分析問50。g取10m/s2,求飛機平均牽引力的大小。己的解題方題的習慣并規(guī)范分析本題已知飛機滑跑過程的始、末速度,法。解題步驟因而能夠知道它在滑跑過程中增加的動能。根據(jù)動能定理,動能的增加等于牽引力做功和阻力做功的代數(shù)和。如圖所示,在整個過程中,牽引力對飛機做正功、阻力做負功。由于飛機的位移和所受阻力已知,因而可以求得牽引力的大小。' > F 尸力L j .1 ,工口F £ "1解:以飛機為研究對象,設飛機滑跑的方向為

X軸正方向。飛機的初動能Ek1=0,末動能1 E=-mv2,合力F做的功W=FlK22根據(jù)動能定理:W=Ek2—Ek1有:1FL=—mv2-02由于F=F牽—F阻,F(xiàn)阻=kmg,1 mv2k=百則 F有二3一+kmg50 牽2L把數(shù)值代入后得到:F牽=1.04x105N飛機平均牽引力的大小是1.04x105N??偨Y(jié):1、應用動能定理優(yōu)點:動能定理不涉及物體運動過程中的加速度和時間,因此用它處理問題常常比較方便。2、注意:力對物體做的功可以為正值,也可以為負值。合力做正功時,物體的動能增加;合力做負功時,物體的動能減少。3、應用動能定理解題的一般步驟①明確研究對象,明確運動過程。②分析研究對象的受力情況和各個力的做功情況,然后求各個力做功的代數(shù)和:W巧總③明確始末狀態(tài)初動能Ek1,末動能Ek2根據(jù)動能定理列出方程:W總=£蜷一Ek1④根據(jù)動能定理列方程求解并檢驗?!纠}2】人們有時用“打夯”的方式把松散的地面夯實。設某次打夯符合以下模型:兩人同時通過繩子對重物各施加一個力,力的大小均為3202方向都與豎直方向成37°,重物離開地面30cm后人停止施力,最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的質(zhì)量為50kg,g取10m/s2,cos37°=0.8。求:(1)重物剛落地時的速度是多大?教師總結(jié)學生思考通過例題學生總結(jié)解題步驟教師引導下認真審題,解答,并闡述自己的解題方法。讓學生對動能定理有一個更深層的理解鍛煉學生的總結(jié)能力鍛煉學生的分析計算能力

(2)重物對地面的平均沖擊力是多大?分析如圖所示,甲表示重物在地面上受到人的作用力,乙表示上升30cm后人停止施力,丙表示剛落地,丁表示砸深地面2cm后靜止。重物落地時的速度,即丙中重物的速度,可以對從甲至丙這一過程應用動能定理來求解。重物對地面沖擊力的大小與從丙至丁這一過程中重物所受阻力的大小相等,可以對這一過程應用動能定理來求解。解:(1)兩根繩子對重物的合力F合=2Fcos37°=(2)重物對地面的平均沖擊力是多大?分析如圖所示,甲表示重物在地面上受到人的作用力,乙表示上升30cm后人停止施力,丙表示剛落地,丁表示砸深地面2cm后靜止。重物落地時的速度,即丙中重物的速度,可以對從甲至丙這一過程應用動能定理來求解。重物對地面沖擊力的大小與從丙至丁這一過程中重物所受阻力的大小相等,可以對這一過程應用動能定理來求解。解:(1)兩根繩子對重物的合力F合=2Fcos37°=2X320X0.8N=512N由甲至丙只有繩子的拉力做功,應用動能定理可得1FL=—mv2合22F),12x512x0.3v= 合一= m/s=2.5m/s\mv50(2)由丙到丁的過程中,應用動能定理可得:mgL'-L/1=0--mv22mv2F阻=mg+虧=(50x10+/52)N=面的平均沖擊力的大小為8.3x103No科學方法演繹推理學生閱讀課文

了解演繹推理拓展學生的知識面演繹推理是從一般性結(jié)論推出個別性結(jié)論的方法,即從已知的某些一般原理、定理、法則、公學生閱讀課文

了解演繹推理拓展學生的知識面理或科學概念出發(fā),推出新結(jié)論的一種思維活動。比如,在“動能定理”的推導過程中,其出發(fā)點是將牛頓第二定律作為已知的知識來考慮,然后經(jīng)歷一系列數(shù)學推導,從而得到新的結(jié)論一動能定理。1、戰(zhàn)斗機以一定的水平初速度著陸甲板時,若飛機勾住阻攔索減速,飛機在甲板上滑行的距離將大大減小。著艦使用阻攔索時,下列說法正確的是( )A.戰(zhàn)斗機的動能變化量變大B.戰(zhàn)斗機的慣性減少得快C戰(zhàn)斗機的加速度變大D.戰(zhàn)斗機的速度減少得多答案C2.質(zhì)量不等,但有相同動能的兩個物體,在動摩擦因數(shù)相同的水平地面上滑行,直至停止,下列說法正確的是()A.質(zhì)量大的物體滑行的距離大B.質(zhì)量大的物體滑行的時間長。質(zhì)量大的物體滑行的加速度大D.它們克服摩擦力所做的功一樣多答案:D3、如圖所示,豎直固定的半徑為R的光滑圓形軌道內(nèi),一可視為質(zhì)點的小球通過軌道最低點P時,加速度大小為6g,不計空氣阻力,下列」說法正確的是()學生練習鞏固所學的知識一A.小球過P點時速度大小為%;gRB.小球能沿軌道做完整的圓周運動C小球運動的最小加速度為零D.小球運動的最小速度為零答案:B4、一運動的物體,某一時刻起,僅在恒定阻力作用下直到停止。這段過程中物體的位移完全由下列哪個物理量決定()A.物體的初速度B.物體的初動能C.物體的加速度D.物體的質(zhì)量答案:B拓展提高1.如圖所示,靜止在水平地面上的物體在10N的水平恒力F作用下做勻加速直線運動。若運動過程中物體所受阻力的大小恒為2N,則物體運動了5m時,其動能增加了()10J40J50J60J答案:B2、一物體作初速度為零的勻加速直線運動,則在啟動階段,該物體的動能( )A.與它所經(jīng)歷的時間成正比B.與它的速度成正比C.與它的位移成正比D.與它的動量成正比答案:C3、某滑沙場有兩個坡度不同的滑道AB和AB’(均可看作斜面),甲、乙兩名旅游者分別乘

兩個完全相同的滑沙橇從A點由靜止開始分別沿AB和AB,滑下,最后甲停在水平沙面上的C處,如圖所示。設滑沙橇和沙面間的動摩擦因數(shù)處處相同,斜面與水平面連接處均可認為是圓滑的,滑沙者保持一定姿勢坐在滑沙撬上不動。則下歹1」說法中正確的是( )A.甲在B點的動能一定等于乙在B,點的動能B.甲在B點的速率一定大于乙在B,點的速率C甲滑行的總路程一定等于乙滑行的總路程D.最后乙停在C處的左邊R& C答案:B課堂小結(jié),,一、一 11、動能的表達式:E=-mv2K2動能只有正值只與速度的大小有關,而與速度的方向無關。2、動能定理:W=Ek2—Ek1Ek2:末動能,Ek1:初動能。3、動能定理理解(1)動能定理的的研究對象既可以是單一物體也可以看成是單一物體的

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