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1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，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)生活中的相關現(xiàn)象，解決一些相關的實際問題?！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。【科學探究】能通過理論推導得出動能定理的內(nèi)容。【科學看法與責任】通過對動能和動能定理的演繹推理，使學生從中領會到物理等自然科學中所蘊含的嚴謹?shù)倪壿嬯P系，有較強的學習和探討物理的愛好?！窘虒W重點】能科學探究功與動能變更的關系，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實際問題，特殊是動能定理在變力做功和曲線運動中的應用，領悟運用動能定理解題的優(yōu)越性?！緦胄抡n】思索：風力發(fā)電是一種重要的節(jié)能方法，風力發(fā)電的效率與哪些因素有關？龍卷風給人類帶來了極大的災難，龍卷風為什么具有那么大的能量呢？（引出本節(jié)主題“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。（依據(jù)實例體會動能的概念）思索：依據(jù)以下兩個問題，猜想動能的大小與什么因素有關？（1）質(zhì)量相同的汽車，運動得越快，具有的能量越多。動能與物體的速度有關（2）相同的速度，載重貨車具有的能量要比小汽車具有的能量多。動能與物體的質(zhì)量有關思索：如何驗證動能與質(zhì)量和速度的關系？【演示試驗】在光滑的導軌，滑塊A由靜止起先滑下，與木塊B相碰，推動木塊做功。（分析試驗現(xiàn)象，得出試驗結論）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論】物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動能就越大。即質(zhì)量、速度是動能的兩個影響因素。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系一架飛機在牽引力的作用下（不計阻力），在起飛跑道上加速運動，速度越來越大。思索：1.飛機的動能如何變更？為什么？2.飛機的動能變更的緣由是什么？3.牽引力對飛機所做的功與飛機動能的變更之間有什么關系？（題目引出內(nèi)容）試驗目的：探究恒力做功與動能變更的關系試驗原理：在鉤碼的拉動下，小車的速度發(fā)生了變更，也就是小車的動能發(fā)生了變更。鉤碼對小車的的拉力做了功，只要能求出小車動能的變更量、小車運動的位移以及鉤碼對小車的拉力（近似等于鉤碼的重力），就可以探討W=FS與ΔEK之間的關系。試驗器材：一端帶有滑輪的長木板、打點計時器、鉤碼若干、小車、紙帶、刻度尺、細線思索1：還有其他力對小車做功嗎?為了使鉤碼對小車做的功即為合力功,怎么辦?平衡摩擦mgsinθ＝μmgcosθ如何推斷是否已經(jīng)平衡完摩擦力？輕推小車小車能勻速運動思索2：繩子拉力等于鉤碼重力的條件?M車>>m物試驗步驟：1.將打點計時器固定在長木板上，把紙袋的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點計時器。2.變更木板傾角，使小車重力沿斜木板方向的分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力，使小車做勻速直線運動。3.用細線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸掛的鉤碼相連，接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。4.變更懸掛鉤碼的數(shù)量，重復以上的試驗，選擇點跡清楚的紙帶進行數(shù)據(jù)分析。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.試驗結論：在誤差允許的范圍內(nèi)，恒力做功等于動能的變更量。三、動能定理設質(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、動能定理的應用【例題】一架噴氣式飛機，質(zhì)量m=5.0×103kg，起飛過程中從靜止起先滑跑.當位移達到l=5.3×102m時，速度達到起飛速度v=60m/s.在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重力的0.02倍.求飛機受到的牽引力。解法一：以飛機為探討對象，它做勻加速直線運動且受到重力、支持力、牽引力和阻力作用F合=F-kmg=ma①又v2-02=2al,所以a=②由①和②得:F-kmg=F=kmg+=0.02×5×103×10N+5×103×N=1.8×104N.解法二：以飛機為探討對象，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=Fl，W阻=-kmgl.據(jù)動能定理得：Fl-kmgl=mv2,代入數(shù)據(jù)，解得F=1.8×104N.（引導學生對這兩種方法進行比較，讓學生體會到運用動能定理處理問題的優(yōu)點）