8.3 动能和动能定理 教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

教学设计 课程基本信息 学科 高中物理 年级 高一年级 学期 春季 课题 动能和动能定理 教学目标 1. 物理观念：（1）知道动能的定义式（2）知道动能定理的表达式和意义 2. 科学思维：（1）了解动能概念的建立过程（2）提高动能定理推导演绎能力 3. 科学探究：（1）通过实验探究理解动能的概念（2）明确动能定理推导过程 4.科学态度与责任：通过演绎推导，感受成功的喜悦，培养学习的兴趣 教学内容 教学重点： 1. 动能概念的理解。 2. 动能定理及应用。 教学难点： 对动能定理的理解及应用 教学过程 创设情境 ，导入新课 教师播放电磁炮视频，提出问题：为什么电磁炮具有巨大的杀伤力？这是因为电磁炮具有了与运动有关的能量---动能。 学习任务一：物理的动能与什么因素有关呢？ 播放实验视频：探究动能与什么因素有关。实验现象分析，得出实验结论： 1.质量不同的小球从同一高度释放，质量大的小球去碰，木块滑行较远。 2.同一小球从不同高度释放，高度高的小球去碰，木块滑行较远。 从而我们得到结论：物体的质量越大，速度较大，它的动能就越大。即质量、速度是动能的两个影响因素。 这节课我们就来定量研究动能的大小及动能的改变 新课教学 一、动能的表达式 物体动能的变化和功对物体做得功密切相关。请同学们来看这样一个问题：光滑水平面上，物体的质量为m，初速度为V1，在与运动方向相同的恒力F的作用下，发生一段位移l，速度由V1增加到了V2。 请同学们思考以下问题： （1）物体在恒力F的作用下做怎样的运动？ （2）物体的加速度是多大？ （3）物体的位移可以用v1、v2怎样表示？ （4）在这个过程中恒力所做的功是多少？（用m和v表示） 合作交流：通过思考和推导，试图找到关于动能的表达式 通过对比重力做功和重力势能的关系式，提出物体由于运动而具有的能量为动能。 学习任务二：物理动能的的理解 为使学生更好地理解动能。进一步通过问题引导学生。如果一个物体做匀速圆周运动的速度大小不变，方向不断改变，这个物体的动能是不变的。此外由于动能是标量，它只能进行代数相加减，如3J+4J=7J。 ②单位：焦耳J，与功的单位相同。 在国际单位制中质量的单位是kg，速度的单位是m/s，根据定义式有平方 ，所以就是m2/s2 ，这样定义式右边为kgm/s2m，其中kgm/s2就是力的单位N，而Nm就是功的单位J，这跟能量的单位是相符的。即 1 kg ( m/s ) 2 = 1 N • m = 1 J ③具有瞬时性。咱只能说某一时刻的动能，不能某段时间的内的动能。动能的瞬时性，是源于速度的瞬时性。动能与物体在任意时刻的速度是相对应的，它是一个状态量。 ④具有相对性。这同样跟速度的相对性有关，对同一物体的某个状态选取不同的参考系时速度可能发生改变，既然速度的大小发生改变了。那么不同参考系下，动能也肯不一样。 学习任务三：探究动能定理 二、动能定理 观察这个式子，前面的这个就是结束时刻的动能，可以用Ek2表示，后面的这个就是初始时刻的动能，可以用Ek1表示。则W=EK2-EK1 等式的右边就是动能的变化量，左边是力对物体所做的功。功和动能的变化量仍然相等。 例如在刚才的例子力外力与运动方向相同，此时外力与位移同向做正功，速度在增加，所以末动能大于初动能，相减数值是正的，即动能增加。 如果把外力方向换成与运动方向相反，这个式子也仍然成立，只不过此时外力对物体做负功，速度减少，根据这里式子动能的变化也是负值。也就是动能减少了，也是符合理论分析的。 再比如在粗糙水平面上运动的小车，在摩擦力的作用下，速度逐渐减小，此时动能的减少就等于它克服摩擦力所做的功。 综合这些情况，可以总结出，力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。表达式： W=Ek2-Ek1 这个结论叫作动能定理。 首先动能定理不仅是在只受一个外力时成立。 如果物体受到儿个力的共同作用，这个结论仍然正确。只不过此时力对物体所做的动，是指合力对物体所做的功W合=F合l。当然除了先求合力，以前我们学过的用每个力做功的代数和来计算它。即W合=W1+W2+W3+W4 另外刚才的例子是恒力作用下的直线运动，功比较容易计算。如果物体做曲线运动或者物体受到的外力时不断变化的，动能定理依然成立吗？ 答案是肯定的。可以采用微元分割的方法，整个运动切成很多个小段，这样每一个小段都可以看成是受恒力作用的直线运动，于是就可以针对这一小段列出动能定理，把这些小段中力做的功相加，这样也能得到动能定理。因此动能定理仍然适用。 也就是说不论是直线运动、曲线运动、恒力做功还是变力做功，动能定理仍然适用。因此它在解决动力学问题时非常有用。 课本例题 例题1：一架喷气式飞机，质量m为7.0×104kg，起飞过程中从静止