2024-2025學年新教材高中物理第1章功和機械能第3節(jié)動能和動能定理教案魯科版必修第二冊

PAGE1-第3節(jié)動能和動能定理本節(jié)內(nèi)容主要包括動能和動能定理兩部分內(nèi)容，是在學習了“功和功率”的基礎(chǔ)上的學問。動能定理是中學物理內(nèi)容中特別重要的內(nèi)容之一，是中學階段處理功能問題運用頻率最高的物理規(guī)律，是對前面探討恒力做功做了一個深化，對變力做功也適用，并為進一步學習機械能守恒打下了基礎(chǔ)，因此這一節(jié)有承上啟下的作用。【物理觀念】理解動能的內(nèi)涵，能用動能定理分析說明生產(chǎn)生活中的相關(guān)現(xiàn)象，解決一些相關(guān)的實際問題?！究茖W思維】能利用動能定理解決動力學問題和變力做功問題?！究茖W探究】能通過理論推導(dǎo)得出動能定理的內(nèi)容?！究茖W看法與責任】通過對動能和動能定理的演繹推理，使學生從中領(lǐng)會到物理等自然科學中所蘊含的嚴謹?shù)倪壿嬯P(guān)系，有較強的學習和探討物理的愛好。【教學重點】能科學探究功與動能變更的關(guān)系，借助牛頓其次定律，推到出動能定理?！窘虒W難點】會用動能定理處理有關(guān)實際問題，特殊是動能定理在變力做功和曲線運動中的應(yīng)用，領(lǐng)悟運用動能定理解題的優(yōu)越性?！緦?dǎo)入新課】龍卷風具有巨大的能量，可以拔起大樹、掀翻汽車、摧毀房屋。龍卷風具有的能量是什么能？這種能與哪些因素有關(guān)？（圖片引入“動能”）【新課講授】動能1、定義：物體因為運動而具有的能量稱為動能。（展示生產(chǎn)生活中利用動能的實例，既貼近生活又加深學生對動能這一抽象概念的理解）思索：動能的大小與什么有關(guān)？（通過小試驗來體驗影響動能大小的因素，讓學生對影響動能大小的因素有個定性的相識）過程介紹：從某一高度由靜止釋放的小球去碰撞靜止在水平桌面上的物塊，木塊被撞擊后起先運動，最終停下來。木塊撞擊后運動的距離反映小球在水平桌面上的動能大小。（分析試驗現(xiàn)象，得出試驗結(jié)論）甲：質(zhì)量不同的小球從同一高度釋放。乙：同一小球從不同高度釋放?！窘Y(jié)論】速度肯定時，質(zhì)量越大，動能就越大；質(zhì)量肯定時，速度越大，動能就越大由以上試驗可以看出，物體的質(zhì)量m越大，速度v越大，動能也就越大。2、動能表達式：3、動能是標量，是一個狀態(tài)量，單位是焦耳（J）4、動能只有正值，沒有負值。5、動能具有瞬時性。二、探究恒力做功與動能變更的關(guān)系碰撞過程中，小球?qū)δ緣K做功，木塊的動能從無到有。碰撞過程中，保齡球克服球瓶阻力做功，保齡球動能削減。思索：做功與動能的變更之間什么關(guān)系？（引出接下來的探究試驗）試驗?zāi)康模汉懔ψ龉εc動能變更的關(guān)系（試驗起先前，先思索以下三個問題）問題一：這個試驗要測量那些物理量？作用于物體的力、物體的位移、物體的質(zhì)量及速度問題二：如何測得這些物理量？用打點計時器測速度和位移，用天平測質(zhì)量，用鉤碼給小車供應(yīng)作用力問題三：如何設(shè)計試驗方案？類比“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗2.試驗器材：打點計時器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小盤和砝碼，細繩，低壓溝通電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺3.試驗思路：小車在砝碼的拉動下由靜止起先運動的過程中，小車的合外力（即拉力）對小車做功,小車動能增加,利用打點計時器記錄它的運動狀況。分析紙帶的點跡的分布，計算出紙帶上某兩點的瞬時速度及對應(yīng)的動能。比較合外力做功W合和動能變更ΔEK的關(guān)系小車：探討對象，可用天平稱其質(zhì)量M打點計時器：測量小車運動過程中的速度.砝碼盤和砝碼：重力mg供應(yīng)拉力思索：如何使小車的合力等于鉤碼的重力？（平衡摩擦力）當M>>m時，可近似認為小車所受的拉力F等于mg.4.試驗步驟：（1）用天平測出小車的質(zhì)量M,小盤和砝碼的總質(zhì)量m,把數(shù)值記錄下來.（2）按如圖所示把試驗器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細繩系在車上,即不給小車施加牽引力.（3）平衡摩擦力:在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復(fù)移動木板的位置,直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài).這時,小車拖著紙帶運動時受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡.（4）把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤,先接通電源再放開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列的點,打完點后切斷電源,取下紙帶,在紙帶上標上紙帶號碼。（5）保持的質(zhì)量不變,在小盤里放入適量的砝碼,把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來,重復(fù)步驟4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼,記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m″,再重復(fù)步驟4,得到三條紙帶.（6）在每條紙帶上都選取一段比較志向的部分,標明計數(shù)點,測量計數(shù)點A、C間的距離,算出計數(shù)點的速度.5.數(shù)據(jù)處理：試驗數(shù)據(jù)試驗次數(shù)vAvCEkAEkCW第一次其次次第三次6.試驗結(jié)論：合外力做的功等于動能的變更三、動能定理思索：事實真是這樣么？能否進行理論推導(dǎo)？設(shè)質(zhì)量為m的某物體，在與運動方向總相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2，如圖所示。試尋求這個過程中力F做的功與v1、v2的關(guān)系？依據(jù)牛頓其次定律：由運動學公式：把F和l的表達式代入W=Fl得:留意：動能定理說明白功和能的親密關(guān)系，即做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程。等號并不意味著“功轉(zhuǎn)化成動能”，也不是“功是動能的增量”，而是“功引起動能的變更”。體會“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”對動能定理的理解：（1）既適用于直線運動，也適用于曲線運動；既適用于恒力做功，也適用于變力做功；既適用于單個物體，也適用于多個物體；既適用于一個過程，也適用于整個過程。（2）動能只有正值，但動能的變更卻有正負，動能的變更量為正值，說明合力對物體做正功；假如為負值，說明合力對物體做負功，或者說物體克服合力做功四、動能定理的應(yīng)用【例一】如圖所示，一輛汽車正以的速度勻速直線行駛，司機發(fā)覺在前方150m處停有一輛故障車輛，立刻進行剎車操作。該司機的反應(yīng)時間，剎車時汽車受到的阻力是重力的。取重力加速度。請計算從發(fā)覺故障車至停下，汽車在這段時間內(nèi)發(fā)生的位移，據(jù)此推斷兩輛車是否會相撞。方法一：運用牛頓運動定律及動力學學問（1）反應(yīng)時間內(nèi)，汽車以的速度勻速運動該段時間內(nèi)的位移（2）剎車后，汽車做初速度為勻減速直線運動，對其受力分析，利用牛頓其次定律可得加速度，依據(jù)動力學公式可得發(fā)覺故障車至停下，汽車的位移，所以不會撞上。方法二：利用動能定理（1）反應(yīng)時間內(nèi)，汽車以的速度勻速運動該段時間內(nèi)的位移（2）剎車后，由動能定理可得整理可得發(fā)覺故障車至停下，汽車的位移，所以不會撞上?！纠}小結(jié)】此類問題，牛頓定律和動能定理都適用，但動能定理更簡潔明白。思索：動能定理的優(yōu)點在哪里呢?動能定理不涉及運動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律便利。動能定理能夠解決變力做功和曲線運動問題，而牛頓運動解決這樣一類問題特別困難?！纠磕惩瑢W從高為h處以速度v0水平拋出一個鉛球，求鉛球落地時速度大小。利用動能定理解決曲線運動問題【例三】一質(zhì)量為m的小球，用長為L的輕繩懸掛于天花板上，小球在水平力F的作用下，從最低點P點緩慢地移到Q點，此時繩子轉(zhuǎn)過了θ角，如圖所示，則力F做的功為（）A．mgLcosθB．mgL(1－cosθ)C．FLsinθD．FLcosθh=L(1－cosθ)；WG=－mgL(1－cosθ)；依據(jù)動能定理WF＋WG=0－0所以，WF=－WG=mgL(1－cosθ)利用動能定理解決變力做功問題【總結(jié)】用動能定理解題的一般步驟：①確定探討對象和探討過程。②分析物理過程，分析探討對象在運動過程中的受力狀況，畫受力示意圖，及過程狀態(tài)草圖，明確各力做功狀況，即是否做功，是正功還是負功